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1 概述
(1)测量方法:依据JJG882-2004《压力变送器》。
(2)环境条件:温度(20±5)℃;相对湿度45%~75%。
(3)测量标准
活塞式压力计,测量范围(0.1~200)MPa,其最大允许示值误差为±0.005%。
数字多用表直流电压档,最大允许示值误差为±(0.003%读数+50μV)。
100Ω标准电阻,最大允许示值误差±0.01%。
(4)被测对象:压力变送器,测量上限到200MPa;电流输出(4~20)mA;准确度级别:0.05级及以下。
(5)测量过程
将压力变送器与测量标准的输入端连接,电流输出端与数字多用表与标准电阻组合回路相连。在活塞上加上产生需要压力的砝码,使活塞升到工作位置,这时数字多用表的电压挡显示相应的电压输出值,此电压值与标准电阻的电阻值的比值即压力变送器电流输出值。以下评定过程是以一台0.05级(0~16)MPa的压力变送器为例。
2 建立数学模型,列出不确定度传播律
2.1数学模型
变送器输出电流测量的数学模式为:
[ΔI][=VR-(Impm?p+I0)]
式中:[ΔI]—变送器的输出电流误差;
[V]—变送器输出电压值;
[R]—标准电阻值,100Ω;
[Im]—变送器电流输出量程;
[p]—变送器输入压力值;
[pm]—变送器压力输入量程;
[I0]—变送器输出起始值。
2.2不确定度传播律
[uc2][=c1?u(V)2+c1?u(p)2+c3?u(R)2]
2.3计算灵敏系数
输入电压对变送器输出误差的灵敏系数为:
[c1][=?ΔI?V=0.01Ω-1]
输入压力对变送器输出误差的灵敏系数为:
[c2][=?ΔI?p=-Impm=-1]mA/MPa
标准电阻对变送器输出误差的灵敏系数为
[c3][=?ΔI?R=-vmR2=-0.2]mA/[Ω2]
3 标准不确定度的评定
3.1输入量V的标准不确定度[u(V)]的评定
输入量[V]的标准不确定度来源有数字多用表的直流电压挡示值误差测量不确定度[u(V1)]和测量重复性[u(V2)]。环境温度影响可忽略。
(1)数字多用表的直流电压挡示值误差测量不确定度[u(V1)]的评定
[u(V1)]的主要来源是数字多用表的直流电压挡示值误差,因此应采用B类方法进行评定。
数字多用表的直流电压挡最大允许示值误差为±(0.003%读数+50μV),压力变送器的输出电流的最大值为20mA,在100Ω标准电阻上电压为2V,所以半宽度a=2V×0.003%+0.00005=0.00011V。在区间内服从均匀分布,k=[3],所以
[u(V1)=ak]=0.064mV
(2)测量重复性[u(V2)]的评定
本例在压力变送器的最大压力16MPa下对其相应的输出电压进行重复测量10次。
其标准差s=0.042mV
故[u(V2)]=0.042mV
3.2输入量p的标准不确定度[u(p)]的评定
输入量p的标准不确定度的主要来源为0.005级活塞式压力计,其最大允许示值误差为±0.005%,所以半宽度为:
a=(0.005%×16MPa)=0.0008MPa
在区间内可认为服从均匀分布,k=[3],所以:
[u(p)=ak]=0.0046MPa
3.3输入量[R]的标准不确定度[u(R)]的评定
输入量[R]的标准不确定度的主要来源为0.01级标准电阻,其最大允许示值误差±0.01%,所以半宽度为:
a=(0.01%×100Ω)=0.01Ω
在区间内可认为服从均匀分布,k=[3],所以:
[u(R)=ak]=0.006[Ω]
4 标准不确定度分量表
5 合成标准不确定度[uc]的评定
因各输入量彼此独立,所以合成标准不确定度[uc]为:
[uc=c1?u(V)2+c2?u(p)2+c3?u(R)2]=0.0015mA
6 扩展不确定度的确定
取k=2,于是扩展不确定度为:
[U]=0.0015×2=0.003mA
7 对压力变送器示值误差测量结果的测量不确定度评定
(1)根据规程的规定,常规校准应对压力变送器的输出电流4mA、8mA、12mA、16mA、20mA共5个点进行校准。其测量不确定度见下表:
(2)0.005级活塞式压力计标准装置的测量范围为(0.1~200)MPa,由于在此范围内上述三个分量基本相同,因此对(0.1~200)MPa测量范围内的测量不确定度评定如下表:
8 校准和测量能力(CMC)
0.05级的压力变送器是使用0.005级活塞式压力计标准装置(测量范围(0.1~200)MPa)能找到可校准的最佳被校压力变送器,因此该项目的CMC为:测量范围在(0.1~200)MPa,输出为(4~20)mA时,[U]=(0.0012~0.0030)mA,k=2。
(1)测量方法:依据JJG882-2004《压力变送器》。
(2)环境条件:温度(20±5)℃;相对湿度45%~75%。
(3)测量标准
活塞式压力计,测量范围(0.1~200)MPa,其最大允许示值误差为±0.005%。
数字多用表直流电压档,最大允许示值误差为±(0.003%读数+50μV)。
100Ω标准电阻,最大允许示值误差±0.01%。
(4)被测对象:压力变送器,测量上限到200MPa;电流输出(4~20)mA;准确度级别:0.05级及以下。
(5)测量过程
将压力变送器与测量标准的输入端连接,电流输出端与数字多用表与标准电阻组合回路相连。在活塞上加上产生需要压力的砝码,使活塞升到工作位置,这时数字多用表的电压挡显示相应的电压输出值,此电压值与标准电阻的电阻值的比值即压力变送器电流输出值。以下评定过程是以一台0.05级(0~16)MPa的压力变送器为例。
2 建立数学模型,列出不确定度传播律
2.1数学模型
变送器输出电流测量的数学模式为:
[ΔI][=VR-(Impm?p+I0)]
式中:[ΔI]—变送器的输出电流误差;
[V]—变送器输出电压值;
[R]—标准电阻值,100Ω;
[Im]—变送器电流输出量程;
[p]—变送器输入压力值;
[pm]—变送器压力输入量程;
[I0]—变送器输出起始值。
2.2不确定度传播律
[uc2][=c1?u(V)2+c1?u(p)2+c3?u(R)2]
2.3计算灵敏系数
输入电压对变送器输出误差的灵敏系数为:
[c1][=?ΔI?V=0.01Ω-1]
输入压力对变送器输出误差的灵敏系数为:
[c2][=?ΔI?p=-Impm=-1]mA/MPa
标准电阻对变送器输出误差的灵敏系数为
[c3][=?ΔI?R=-vmR2=-0.2]mA/[Ω2]
3 标准不确定度的评定
3.1输入量V的标准不确定度[u(V)]的评定
输入量[V]的标准不确定度来源有数字多用表的直流电压挡示值误差测量不确定度[u(V1)]和测量重复性[u(V2)]。环境温度影响可忽略。
(1)数字多用表的直流电压挡示值误差测量不确定度[u(V1)]的评定
[u(V1)]的主要来源是数字多用表的直流电压挡示值误差,因此应采用B类方法进行评定。
数字多用表的直流电压挡最大允许示值误差为±(0.003%读数+50μV),压力变送器的输出电流的最大值为20mA,在100Ω标准电阻上电压为2V,所以半宽度a=2V×0.003%+0.00005=0.00011V。在区间内服从均匀分布,k=[3],所以
[u(V1)=ak]=0.064mV
(2)测量重复性[u(V2)]的评定
本例在压力变送器的最大压力16MPa下对其相应的输出电压进行重复测量10次。
其标准差s=0.042mV
故[u(V2)]=0.042mV
3.2输入量p的标准不确定度[u(p)]的评定
输入量p的标准不确定度的主要来源为0.005级活塞式压力计,其最大允许示值误差为±0.005%,所以半宽度为:
a=(0.005%×16MPa)=0.0008MPa
在区间内可认为服从均匀分布,k=[3],所以:
[u(p)=ak]=0.0046MPa
3.3输入量[R]的标准不确定度[u(R)]的评定
输入量[R]的标准不确定度的主要来源为0.01级标准电阻,其最大允许示值误差±0.01%,所以半宽度为:
a=(0.01%×100Ω)=0.01Ω
在区间内可认为服从均匀分布,k=[3],所以:
[u(R)=ak]=0.006[Ω]
4 标准不确定度分量表
5 合成标准不确定度[uc]的评定
因各输入量彼此独立,所以合成标准不确定度[uc]为:
[uc=c1?u(V)2+c2?u(p)2+c3?u(R)2]=0.0015mA
6 扩展不确定度的确定
取k=2,于是扩展不确定度为:
[U]=0.0015×2=0.003mA
7 对压力变送器示值误差测量结果的测量不确定度评定
(1)根据规程的规定,常规校准应对压力变送器的输出电流4mA、8mA、12mA、16mA、20mA共5个点进行校准。其测量不确定度见下表:
(2)0.005级活塞式压力计标准装置的测量范围为(0.1~200)MPa,由于在此范围内上述三个分量基本相同,因此对(0.1~200)MPa测量范围内的测量不确定度评定如下表:
8 校准和测量能力(CMC)
0.05级的压力变送器是使用0.005级活塞式压力计标准装置(测量范围(0.1~200)MPa)能找到可校准的最佳被校压力变送器,因此该项目的CMC为:测量范围在(0.1~200)MPa,输出为(4~20)mA时,[U]=(0.0012~0.0030)mA,k=2。