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            壓力變送器示值誤差測量不確定度評定
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            壓力變送器示值誤差測量不確定度評定

            時間:2021-03-19 14:42:58

             【摘要】本文主要依據JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》及JJG882-2019《壓力變送器》對壓力變送器示值誤差測量結果不確定度進行評定。文中詳細介紹了壓力變送器示值誤差測量結果不確定度評定方法,并給出了擴展不確定度。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            壓力變送器是指以輸出為標準信號的壓力傳感器,是一種遭受壓力變量,經傳感轉換后,將壓力更換量按照一定比例轉換為規范輸入信號的儀表。由測壓元件傳感器(也稱作壓力傳感器)、測量電路與過程鄰接件三個部分打造而成,它能將測壓元件傳感器感觸到的氣體、液體等物理壓力參數轉變為規范的電信號,以供應批示報警儀、記錄儀、調理器等二次儀表進行測量、批示與過程調節。將壓力變送器與丈量標準的輸入端毗鄰,電流輸出端與數字多用表與標準電阻組合回路相連。在活塞上加上發生重要壓力的砝碼,使活塞升到工作位置,這時數字多用表的電壓檔透露表現相應的電壓輸出值,此電壓值與尺度電阻的電阻值的比值即壓力變送器電流輸入值。以下評定不確定度以一臺0.1級,16 MPa的壓力變送器為例。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            1 概述SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            1.1 測量依據SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            依據JJG 882-2019《壓力變送器》檢定規程。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            1.2 測量標準SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            采用0.005級的活塞式壓力計 ;數字多用表直流電壓檔,非常大允許示值誤差為±0.003%讀數+50 μV;100 Ω標準電阻,非常大允許示值誤差±0.01%。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            1.3 被測對象SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            (0~16)MPa,測量準確度等級0.1級。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            1.4 測量環境SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            (20±5)℃,每10 min變化不大于1 ℃。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            相對濕度:≤80%。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            2 建立測量模型,列出不確定度傳播率SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            2.1 測量模型SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            測量模型SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            式中:ΔI——壓力變送器的輸出電流誤差; V——壓力變送器輸出電壓值; R——標準電阻值,100 Ω; Im——壓力變送器電流輸出量程; p——壓力變送器輸入壓力值; pm——壓力變送器壓力輸入量程; I0——壓力變送器輸出起始值。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            2.2 方差和靈敏系數SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            2.2.1 方差SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            方差SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            2.2.2 靈敏系數SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            靈敏系數SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            式中:c1——輸入電壓對變送器輸出誤差的靈敏系數; c2——輸入壓力對變送器輸出誤差的靈敏系數; c3——標準電阻對變送器輸出誤差的靈敏系數。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3 輸入量的標準不確定評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3.1 輸入量V的標準不確定度u ( V )的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            輸入量V的標準不確定度來源有數字多用表的直流電壓擋示值誤差測量不確定度u ( V1 ),采用B類標準不確定度進行評定;測量重復性u ( V2 ),采用A類標準不確定度方法進行評定,壓力變送器分辨力所引起的不確定度影響小,故不作考慮。環境溫度影響也可忽略。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3.1.1 數字多用表的測量不確定度u ( V1 )的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            u ( V1 )的主要來源是數字多用表的直流電壓擋非常大允許示值誤差,因此應采用B類方法進行評定。數字多用表的直流電壓擋非常大允許誤差為±(0.003% 讀 數+50 μV),壓力變送器的輸出電流的非常大值為 20 mA,在100 Ω 標準電阻上電壓為 2 V,所以半寬度 a=2 V×0.003%+0.00005=0.00011 V。在區間內可認為服從均勻分布,k = 3,所以:SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            為服從均勻分布SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3.1.2 測量重復性u ( V2 )的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            對一臺0.1級,16 MPa的壓力變送器進行測量輸出電壓進行重復測量10次,數值分別為:2.0002、2.0003、2.0003、2.0002、 2.0002、2.0002、2.0002、2.0002、2.0002、2.0002(V)。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            測量的實驗標準偏差為:s ( V2 ) = 0.042 mVSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            故: u ( V2 ) = s ( V2 ) = 0.042 mVSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3.2 輸入量p的標準不確定度u ( p )的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            輸入量p的標準不確定度u ( p )主要由活塞式壓力計標準裝置的誤差引起的,采用B類方法評定;钊綁毫τ嫓蚀_度等級為0.005級,其非常大允許示值誤差為±0.005%,其半寬度為: a=(0.005%×1.6 MPa)=0.0008 MPaSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            在此區間服從均勻分布,k =3的根次方,所以:SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            20210319144905.jpgSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            3.3 輸入量R的標準不確定度u ( R )的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            輸入量R的標準不確定度的主要來源為標準電阻。標準電阻,非常大允許示值誤差±0.01%,其半寬度為:SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            a=(0.01%×100 Ω)=0.01 ΩSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            在區間內可認為服從均勻分布,k =3的根次方,所以:SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            20210319144948.jpgSgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            4 標準不確定度的合成SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            靈敏系數、標準器和重復性帶標準不確定度分量的具體結果見表1。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            不確定度來源一覽表SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            由表1結果求得合成不確定度為:SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            不確定度SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            5 相對擴展不確定度的評定SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            輸出為20 mA時,取包含因子k=2,則: U ( y ) = kuc ( y ) = 0.003 mA其相對擴展不確定度為Urel=0.019%,k=2。 SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            6 結論SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

            本文通過具體實例,對壓力變送器示值誤差的不確定度進行全過程評定,直觀反映了對壓力變送器的結果存在影響的相關因素。同時,此不確定度評定方法同樣適用于其他準確度等級的被測壓力變送器進行測量時的不確定度評定。SgM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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