压力变送器测量不确定度评定

压力变送器现场检定结果的测量不确定度评定分析作者：陈平来源：《商情》2017年第02期（中国原子能科学研究院核技术应用研究所）本文概述了压力变送器现场检定及其不确定度评定对实际工作的影响和意义，针对现场检定的两台编号为：C011、C013；型号为：1151的压力变送器进行了测量不确定度评定分析并对检定结果进行比并给出有针对性的检定方案，为压力变送器现场检定提供了更为便捷、更加有针对性的检定结果和可靠测量。

压力变送器计量检定现场检定测量不确定度一、压力变送器现场检定及其不确定度评定对实际工作的影响和意义使用现场压力校准仪在生产和工作现场对压力仪表、压力变送器及压力测量控制系统进行校准的数据能够代表生产和工作现场真实运行的情况，减少和避免了环境及工作条件不同而引起的误差，提高了检定和校准的准确度，保证了生产产品的质量，并且提高了工作效率。

对现场压力变送器检定结果进行不确定度分析也是至关重要的，其表征现场复杂情况对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度的影响，对标准器及配套设备的选定、环境条件限定等都息息相关。

二、压力变送器现场检定结果的测量不确定度评定对现场一块0.5级、量程（0～7.5）kPa的压力变送器进行现场检测并对测量结果进行了不确定度的分析评定。

（环境温度：28℃相对湿度：50%）计算如下：通过分析得出：由于测量误差的存在，被测量值的不能肯定的程度为不确定度，其表明该结果的可信赖程度。

它是测量结果质量的指标。

不确定度越小，所述结果与被测的真值愈接近，质量越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。

Ure=0.48 %（k=2）一方面便于使用这台压力变送器的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。

三、压力变送器现场检定结果的对比分析通过对堆工部22室两台编号为：C011、C013；型号为：1151的压力变送器进行一年的数据监测（每月检定一次，检定12次，每次6组数据），对检定数据（绘制曲线图）进行对比分析，给出仪器不同时间、不同季节、不同温湿度条件下的测量性能、稳定度及准确度情况，给使用者提供合理使用仪器建议根据自身仪器情况制定检定计划。

压力变送器输出电流误差测量结果的不确定度评定1概述1.1测量依据：JJG882—2004《压力变送器检定规程》。

1.2测量环境：温度(20±5)℃；相对湿度45%—75%RH。

1.3测量标准：用活塞压力计和数字万用表作为测量标准。

a)活塞压力计的主要技术指标:测量范围：（-0.1-60）MPa准确度等级：二等b) 数字万用表主要技术指标测量范围：（0—100mA）准确度等级:0.01级1.4被测对象本例评定的对象为差压变送器，差压测量范围（0—60kPa）输出电流为（4—20mA）准确度等级0.5级。

最大允许误差(±0.08mA)。

1.5 测量过程将变送器的压力测量室与活塞压力计相连接，电流输出端与数字万用表仪相连。

向变送器加入相应的压力值，用数字表的电流档，测量相应的电流输出值。

a)按JJG882—2004的检定方法，在测量范围内选择5个测量点，包括上限值和下限值在内基本均等。

测量点为0%、25%、50%、75%、100%。

b)从下限值开始进行上、下行程作为一次循环的测量，计算输出误差，作为测量结果。

2．数学模型: 变送器输出电流测量的数学模型△I = I-(Im /Pm×P +I)式中△I ____ 变送器的输出电流误差；I ____ 变送器输出电流值；I m _______ 变送器输出电流量程；P m________变送器压力输入量程；I0 ________变送器输出电流起始值。

3．输入量的标准不确定度评定3.1输入量I的标准不确定度u( I )的评定输入量I的标准不确定度来源于数字表的电流档测量不确定度u(I1)和变送器电流输出的测量不重复性u(I2 )。

3.1.1数字万用表电流测量档的测量不确定度u(I1)的评定u(I1)的主要来源是数字表的电流测量档最大允许示值误差，因此，应采用B 类方法进行评定。

数字表的电流档最大允许误差为±0.01%量程，变送器的输出电流的最大值为20mA，所以半宽度a=100mA×0.01%=0.01mA。

工作测力仪测量不确定度的评定1 概述1.1 测量依据：JJ G882—2004《压力变送器》检定规程1.2计量标准：数字压力计；数字万用表，测量范围：(0～60)MPa ； (0～3)A准确度等级：0.05级；±0.006%1.3测量方法将压力变送器安装在压力发生器接口上，数字电流表与压力变送器接图(1)所示方法正确接线,待示值稳定后读取数字电流表的示值，然后通过公式计算出压力变送器测量误差。

2.数字模型o I P mP m II I +⋅-=∆)(式中：I ∆—— 压力变送器的输出误差，mA I —— 压力变送器的输出电流值，mAm I ——压力变送器的输出量程，mA P —— 压力变送器的输入压力值，Pa P m ——压力变送器的输入量程，Pa o I ——压力变送器的输出起始值，mA 3. 灵敏系数 67.26161=-=-=∂∆∂=m m P I P I c mA/MPa 12=∂∆∂=IIc 4.标准不确定度的评定.1 数字压力计标准不确定度分量p u 的评定标准压力发生器的输出范围为(0~6)MPa ，最大允许误差为±0.05%FS ，误差概率服从均匀分布，包含因子为37.10017.03/%05.06==⨯=MPa MPa u p kPa 4.2 直流电流表标准不确定度分量1I u 的评定直流电流表测量范围取100mA 时，最大允许误差为±0.006%，误差概率服从均匀分布，包含因子为331046.33/%006.0100-⨯=⨯=mA u I mA4.3 压力变送器输出电流的校准不确定度分量2I u 的评定压力变送器在6MPa 校准点的示值重复性，对压力变送器在相同条件下等精度测量10次，求出标准偏差。

uA s u I 73.22== 5.标准不确定度一览表不确定度汇总表6.合成标准不确定度：uA I u I u p u I u c 33.6)()()()(22122=⋅+=∆ 7.扩展不确定度：6.12)(=∆=I ku U c µA 包含因子k=2 相对扩展不确定度 %08.0%100161026.12=⨯⨯=-relU。

压力变送器测量不确定度的评定1 概述1.1 测量依据JJG882-2004《压力变送器检定规程》。

1.2 环境条件温度(20±2)℃,相对湿度不大于80 %。

1.3 测量标准一等活塞压力计作压力标准器，准确度等级为0.02级。

6位半高性能数字万用表1.4 被测对象准确度等级为0.1级的压力变送器。

1.5 测量过程根据被检仪器的量程不同，用相应范围的，4位半高性能数字万用表作为被检仪表输出信号检测仪器。

检定前，正确安装连接好后，检定系统应预热不少于十五分钟，并连续对被检器预加测量上限（或下限）压力3次。

对于0.1级的压力变送器，应在测量范围内至少均匀或合理地选取6个检定点（包括零点），连续进行3次循环检定，然后根据检测数据按照规程要求评定被检器的各项误差。

1.6 评定结果的使用符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

2 数学模型（1）0A A d -=δ式中:δ—变送器的基本误差值（mA ）；A d —变送器的实际输出值（mA ）；A 0—变送器的理论输出值（mA ）。

A 0又可分解为:（2）000P P A C A mm∙+=式中: A m —变送器输出量程（mA ）；P m —变送器输入量程（MPa ）；C 0—A 0的起始理论输出值（mA ）；P 0—变送器的输入压力值。

此输入压力值P 0包括两项内容，一项是二等活塞压力计产生的标准压力值P 1 ，另一项是变送器取压口与活塞压力计活塞下缘处不是同一水平面产生静压力差P 2。

P 2表达式为：P 2=ρgh （3）式中:ρ—标准压力计用介质液的密度，0.88*103kg/m 3；g—当地重力加速度，9.8m/s 2；h—被检器取压口中心与压力计活塞下端面的高度差。

那么，式（1）可写成：（4）()01C gh P P A A mmd -+-=ρδ故：()1=∂∂=Iu I c ()()MPa mA P A P u P c m m /5.0321611-=-=-=∂∂=()()1300431.08.9*1088.03216-⋅=⨯⨯-=⋅-=∂∂=m mA g P A h u h c m m ρ3 分量标准不确定度的分析计算选取一只0.1级（0～32）MPa ，输出电流范围为4～20mA 的压力变送器，选用的活塞压力计为1～60MPa 的0.02级活塞压力计。

压力变送器测量不确定度评定及CMC评估本文依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》技术规范和CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》，根据压力变送器测量过程中的各个因素，给出压力变送器测量不确定度的来源和评定方法以及CMC评估。

标签：压力变送器；不确定度；分辨力；CMC1 概述（1）依据：JJG882-2004《压力变送器检定規程》。

（2）测量原理：用测量范围分别为（0～10）MPa、（0～6）MPa、（0～4）MPa、（0～2.5）MPa、（0～1.6）MPa 0.05级数字压力表及（0～20）mA 0.02级数字电流表做标准测量测量范围为（0～pmax）MPa的压力变送器。

2 压力变送器的数学模型3 不确定度来源（1）数字压力表的示值误差及分辨力。

（2）数字电流表的示值误差及分辨力。

（3）不考虑被测变送器的重复性能，数字压力表及数字电流表的重复性引起的不确定度为0。

4 标准的不确定度分析6 CMC评估的结论按照CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》的规定，实验室应在整个测量范围的CMC进行完整的评估，选择CMC的恰当表示方式。

由结果可以看出，测量结果的不确定度随着被测变送器测量范围与数字压力表测量范围差距的增大而增大，随着被测对象稳定性的增加而减小，因此取数字压力表与被测变送器等量程，且具有较高重复性性能的被测变送器的测量结果：=0.014（mA）k=2 作为压力变送器的CMC能力。

参考文献：[1]JJF1059.1-2012.測量不确定度评定与表示[S].[2]G882-2004.压力变送器检定规程[S].[3]CNAS-CL07：2011.测量不确定度的要求[S].[4]李慎安.测量不确定度理解与应用输入量估计值相关情况下不确定度合成的简化[J].现代计量通讯，2006（01）17-19.[5]李金海.误差理论与测量不确定度评定[M].中国计量出版社，2003（11）.。