压力变送器不确定度评定
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0.1级压力传感器的测量结果不确定度评定1. 概述1.1 测量方法: 依据JJG860-2015压力传感器检定规程 1.2 环境条件: 温度:20.5℃,相对湿度:70%RH 1.3 测量标准: 1.3.10.05级标准活塞式压力计,其最大允许示值误差为:±0.05%,测量范围(0.1-6)MPa ,1.3.2 多功能过程校验仪,电流测量准确度±(0.025%RD+0.005%FS );范围(0-24)mA ,分辨力0.001 mA 1.4 被测对象:压力传感器(0~6)MPa ;电流输出(4~20)mA ,准确度级别:0.1级 1.5测量过程:将压力传感器的压力端与双活塞式压力计相连,电流输出端与多功能过程校验仪相连,在活塞压力计施加压力,这时多功能过程校验仪的电流档显示相应的电流输出值。
1.6评定结果的使用:在符合上述条件下的测量结果,一般可直接使用本不确定度的评定结果. 2. 数学模型传感器输出电压测量的数学模型为: 式中:)(o mmU P P U U U +⋅-=∆U Δ——传感器的输出电流误差;U ——传感器输出电流值;0U ——传感器电流输出起始值。
m U ——传感器电流输出量程;P ——传感器输入压力值; Pm ——传感器压力输入量程; 3输入量U 的标准不确定度评定3.1.1 输入量U 的标准不确定度)(U u 的评定 3.1.2压力传感器输出电压的测量重复性的)(1U u 评定)(1U u 的主要来源是压力传感器输出电流的测量重复性,可以通过连续测量得 到测量列,采用A 类方法进行评定,对压力传感器(0-100)%的最大压力下,对其相应的输出电流进行重复测量10次,得到测量列:平均值: ∑11ni i U n U ==单次实验标准差: 1)(2--=∑n U Us i所以,ns U u =)(1 3.1.3多功能过程校验仪电流档测量不确定度)(2U u 的评定)(2U u 的主要来源是多功能过程校验仪直流电流档最大允许示值误差,因此采 用B 类方法进行评定。
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。
精密数字回检阀压力计微调阀气压 手泵-电流表+压力变送器-+直流 24 V 电源图 1 压力变送器检定原理框图及组成压力变送器测量结果的不确定度评定分析沈 萍(安徽省电力科学研究院,安徽 合肥 230601)摘 要:详细介绍电厂在建立热工计量标准——压力变送器检定装置中所涉及的压力变送器测量结果的不确定度评定的分析方法,并以实例分析探讨了压力变送器检定装置中测量结果不确定度的具体步骤。
建立压力变送器检定装置是实现电厂检测压力数据可靠性、准确性的重要 保障。
关键词:测量方法;数学模型;不确定度;标准器1 测量方法及数学模型(1)所用标准器:1)数字压力计,其准确度等级:0.05 级,测量范围: 0~100 k P a ;2)数字多用表,其最大允许误差:(0.02%×读数 +3 个字)。
(2)被测对象:压力变送器,量程:0~80 k Pa ,准确度等级:0.5 级。
(3)环境条件:温度(20±5)℃,湿度≤45%~75%。
(4)所依据的计量检定规程:J J G882—2004 压力变送器检定规程。
(5)测量方法:1)压力变送器检定原理框图及组成如图 1 所示。
(0.02%×读数 +3 个字)=(0.02%×20+0.003)=0.007 mA若数字电流表的示值误差不超过±7 μA ,按均匀分布估计, 则:u (I 1)=7/姨 3 =4.0 μA若 u (I 1)的相对标准不确定度估计 95%,则自由度 ν21=200。
(2)测量重复性。
计量标准的重复性是指在相同测量条件下, 对同一被测量进行多次测量,所得结果之间的一致程度。
本案例在 相同条件下对压力变送器进行 3 个循环的测量,输出电流值不尽 相同,取平均值作为测量结果,则标准不确定度(A 类)可以用试验 标准差来评估。
按规程要求,测量点不少于 6 个。
每个测量点均有 6 个读数,由 此计算出试验标准偏差,取最大值。
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).。
3.环境温度变化引起的标准不确定度u 3的评定 检测时的环境温度为15℃~25℃, 而0.4级精密压 力表的检定温度规定为(20±2)℃,压力表的检定温度 规定为(20±5)℃,检测时的环境温度假设变化5℃,弹 簧管的温度系数k =0.0004℃-1,误差服从均匀分布,包含因子k = 姨 3 , 则环境温度变化引起的标准不确定 度u 3 为四、标准不确定度汇总表(见表4)表4 25MPa 压力表标准不确定度汇总表5×0.0004×20 u 3= 姨 3=0.023MPa五、合成标准不确定度u c4.精密压力表误差引起的标准不确定度u 4 的评定 测量范围为0~25MPa 的精密压力表的最大允许 误差为Δ=0.4%×25=0.1MP a ,以Δ为分散区间的半宽a ,由于上述4项标准不确定度分量之间不相关,所 以合成标准不确定度u c 为姨1 2 3 4 5按正态分布,置信概率p 取95%,包含因子k 取2,则标 准不确定度u 4 为u c = u 2 +u 2 +u 2 +u 2 +u 2= 姨0.048 +0.058 +0.023 +0.050 a u 4= k= 0.1MPa=0.050MPa22222=0.093MPa 六、扩展不确定度5.压力泵装置高低差引起的标准不确定度u 5 的 评定由于比对试验的传递标准(压力表)与精密压力表 的直径均为150mm ,也都是垂直安装在同一水平上(高 度基本相同), 即它们的受压点基本在同一水平面上, 所以压力泵装置高低差引起的标准不确定度可以忽 略不计。
采用U=k u c 的方法,取包含因子k =2,则 U=ku c =2×0.093=0.186=0.2MPa 七、测量不确定度报告测 量 范 围 为 0~25MP a 的 传 递 标 准 ( 压 力 表 ), 在 20MPa 示值点的测量结果为19.9MP a ,则U =0.2MP a ,p = 95%,k =2。
压力变送器校准及不确定度评定浅析摘要:压力传感器的使用十分广泛,无论是国产变送器还是进口变送器,在使用过程中由于工作环境、人为操作不当或者自身原因都会出现各种故障,因此我们不仅要按照校准规程和说明书的标准规范进行操作,还要掌握正确的故障判断、养护和维修知识,这样才能保证压力传感器的使用寿命和测量精度。
本文对压力变送器校准及不确定度评定进行分析。
关键词:压力变送器;校准;不确定度;评定1概述压力变送器是指以输出为标准信号的压力传感器,是一种接受压力变量,经传感转换后,将压力变化量按一定比例转换为标准输出信号的仪表。
由测压元件传感器(也称作压力传感器)、测量电路和过程连接件三部分制作而成,它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号,以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
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。
2基本优点2.1设置比较方便,并且可以有效的实现多点控制。
如果压力信号检测出来的结论为连续信号,就可以将其设置为任意压力值,进而只需要对电控部分进行设定就可以了。
2.2为了能够将压缩机进行延长寿命,可以对压缩机进行高级控制。
通过压缩机的变频技术,可以有效的使压缩机运行的更加平稳,通过减少相应的启动次数,不仅可以能够延长压缩机的使用周期,还可以能够起到环保节能的作用。
2.3提供控制精度,可以能够使元件的可靠性更好。
压力变送器相比于压力开关的检测精度要高出数倍,所以其控制精度就会得到有效的提高,而压力变送器的一些敏感元件都是非机械结构,所以就不需要后期的维护工作,从而也可以从一定程度上降低损坏率。
3压力变送器校准分析压力变送器测量压力信号,具有可远距离传输信号,智能化程度高、精度高、调节方便等特点,这些都是压力表无法比拟的。
压力(差压)变送器输出电流误差测量结果的不确定度评定 一、概述1、测量依据:JJG882-2004《压力变送器检定规程》。
2、测量环境:温度(20±5)℃;每10min 变化不大于1℃;相对湿度45%~75%RH 。
3、测量标准:用700P04(0~100)kPa 数字压力计和过程仪表校准器作为测量标准。
4、被测对象被检差压变送器的规格测量范围:(0~100)kPa ; 准确度等级:0.2级 输出电流:(4~20)mA二、数学模型、灵敏度系数和方差变送器输出电流的数学模型:△I = I -(I m /P m ×P +I 0)式中△I 变送器的输出电流误差,mA ; I 变送器输出电流值, mA ;I m mA ; P m 变送器压力输入量程, kPa ; I m mA 。
灵敏度系数为:C 1 =II∂∆∂ =1 C 2 =I I∂∆∂ =1 C 3 =p I ∂∆∂ =mmp I - =- 0.16mA/kPa 方差:因个输入量彼此独立,合成标准不确定度u c (y)为: u c (y) =()[]()[]()[]2320221p u c I u c I u c c c c ++三、输入量的标准不确定度评定1、 输入量I 的标准不确定度u c (I)的评定输入量I 的标准不确定度来源主要是被检压力变送器的测量不确定度,可以通过连续重复测量得到测量列,采用A 类方法进行评定。
在本装置正常工作的条件下,对压力变送器100kPa 点做10次重复测量,得测量列(单位:mA )19.992,19.995,19.996,19.996,19.996,19.998,19.997,19.998,19.998,19.997 单次测量标准差S 1=21i 1-n )(∑=-NiI I=0.0018mA任意选取3台同类压力变送器,每台分别在0kPa 、25 kPa 、50 kPa 、75 kPa 、100 kPa 处重复性条件下连续测量10次,共得到15组测量列,每组测量列按上述方法计算得到单次实验标准差,如表所示。
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0A A d -=δ (1)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:000P P A C A mm∙+= (2) 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:()01C gh P P A A mmd -+-=ρδ (4) 故:()1=∂∂=IuI 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 ρ 3 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。
压力变送器测量结果的不确定度评定一、概述1.测量依据JJG882-2004《压力变送器》检定规程。
2.测量环境条件温度:20.5℃;湿度:48%RH。
3.主要标准器智能数字压力校验仪(压力测量兼电流测量同时提供DC24V的电压输出),压力测量准确度:±0.02%FS,范围:(0~2.8)MPa;电流测量准确度:±(0.02%RD+0.003%FS);范围:(0~30)mA;分辨力为0.001mA。
4.被测对象压力变送器,测量范围:(0~1.6)MPa,准确度等级:0.5级,输出电流:(4~20)mA。
5.测量过程在规定的测量环境条件下,按照JJG882-2004的要求把智能数字压力校验仪和压力变送器安装在同一压力源上,同时连好智能数字压力校验仪和压力变送器之间的连线,输入标准压力值,记下输出的电流值,按公式计算出测量误差。
二、数学模型ΔI=I d-I s式中:ΔI——压力变送器的测量误差,mA;I d——压力变送器的实际输出电流值,mA;I s——压力变送器的理论输出电流值,mA。
即其中式中:I m——压力变送器输出量程值,mA;p m——压力变送器输入量程值,MPa;I0——压力变送器输出起始值,mA。
输出电流对压力变送器输出误差的灵敏系数为输入压力对压力变送器输出误差的灵敏系数为三、标准不确定度分量的评定1.测量电流时引入的标准不确定度(1)由电流输出测量重复性引入的标准不确定度分量输入压力为0.8MPa时,重复性条件下连续测量10次,得到一组测量值(单位:mA)为12.005、12.000、12.005、12.006、12.003、12.007、12.001、12.007、12.001、12.005,则u(I11)=s=0.0026mA(单次测量的最大误差作为判定结果)(2)电流测量分辨力引入的不确定度分量电流测量的最小分辨力为0.001mA,可认为在此区间均匀分布,则JJF1033-2008《计量标准考核规范》C.1.4规定,当重复性引入的不确定度分量大于被测量仪器分辨力引入的不确定度分量时,可以不考虑分辨力引入的不确定度分量(可忽略)。
0.5级压力变送器示值误差不确定度评定摘要:本文依据JJG882-2004压力变送器检定规程和JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示,对压力变送器测量的不确定度的来源进行分析,并对测量过程中的不确定度各分量进行评定。
计算各分量的标准和合成标准的相关不确定度评定,最终得到扩展不确定度。
关键词:压力变送器;不确定度评定1.概述1.1 检定依据:JJG882-2004压力变送器和JJF1059.1-2012测量不确定度的评定与表示1.2 实验条件:检定用温度为24.6℃~24.7℃,相对湿度:46%~47%,大气压为96kPa。
1.3 检定工作介质:变压器油1.4 检定计量标准器:智能数字压力校验仪型号为ConST273,精度等级为0.05级,压力部分的测量范围为(0~25)MPa、最大允许误差为:±0.05%FS;电流部分的测量范围为(-30.0000~30.0000)mA、最大允许误差为±(0.01%RD+0.0015mA)。
1.5 被检压力变送器:压力变送器型号为NFT2002-HHA3NN2N,测量范围为(0~16)MPa,准确度等级为0.5级;输出电流为(4~20)mA1.6 检定方法:智能数字压力校验仪用比较法直接对压力变送器进行检定。
将智能数字压力校验仪与被检仪器安装在同一校验台上,同时连接好智能数字压力校验仪和压力变送器之间的连接线,由高压压力泵提供压力源。
在整个压力量程范围内选取7个点分别为:0 MPa、1 MPa、2 MPa、5 MPa、8 MPa、12 MPa和16 MPa,按正反行程进行3个循环检定。
其检定数据见表1表1检定数据。
压力变送器测量结果的不确定度评定摘要:压力变送器的应用在很多工业生产过程中都有着相当重要的意义,在这一个过程中得到的测量结果有一定的不确定度,文章就此进行分析。
关键字:压力变送器;测量结果;不确定性1、前言压力变送器在应用的过程中得到的测量结果如果不能够准确的确定不确定度则会导致后续应用的过程中存在严重的问题,所以需要做好相关的评定工作。
2、概述精密测控技术在国家经济与科技的发展中起着基础作用,在先进制造业技术领域中的应用越来越广泛,目前随着我国国民经济的飞速发展,对精密测控技术的需求和要求也越来越高,出现了许多新的测控需求。
在现代化的工业生产过程中,压力是一个非常重要的参数,它决定了生产的过程是否正常进行,压力与温度、流量一起并称为工业自动化控制的三大要素。
在这种背景条件下,原有的弹性元件式压力表和液体压力计已不能达到人们的使用要求。
因此各种结构和原理的压力传感器涌现出来,在过程控制、压力测量等领域中起到了不容忽视的影响。
目前,随着国民经济的发展,在诸如航空航天、水利水电、武器装备、汽车生产等工业领域里,对压力变送器的测控精度成型以及稳定性能提出了越来越高的要求和期望,因此对压力变送器测量结果的研究具有十分重要的意义和应用价值。
我们以输出信号为电流值的压力变送器为例,按照JJG882-2004《压力变送器检定规程》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求进行评定,我使用Const273智能数字压力校验仪通过比较法直接对其进行测量,使用FLUKE 8808A数字多用表采集压力变送器输出的电流信号。
被测压力变送器的压力测量范围为(0~6)MPa,电流输出范围为(4~20)mA,准确度等级0.2级。
将压力标准器和被测变送器安装在同一校验台上,在整个压力量程的范围内均匀的选取5个压力点进行测量,进行6次独立性测量。
3、不确定度来源及分析压力传感器电流输出的多次重复性测量所引起的不确定分量,对压力传感器做6次独立重复性测量,具体数据见下表:FLUKE 8808A数字多用表的分辨力是0.0001mA,其引入的不确定度分度为0.000029mA,由于数字多用表分辨力引入的不确定度分量远小于重复性引入的不确定分量,因此在合成标准不确定时对不考虑分辨力引入的不确定度。
总第240期2021年6月 南 方 金 属SOUTHERNMETALSSum.240June 2021 收稿日期:2021-12-09;修订日期:2021-12-28 作者简介:高丽晓(1979-),女,2002年毕业于湖南大学自动化专业,工程师。
文章编号:1009-9700(2021)03-0054-03压力变送器的测量不确定度评定高丽晓(湖南华菱涟源钢铁有限公司,湖南娄底417009)摘 要:根据《JJF1059 1-2012测量不确定评定与表示》的通用方法及JJG882-2019《压力变送器检定规程》,对压力变送器的测量不确定度进行了详细的分析和评定,验证了用准确度等级为0 02级的数字压力计检定准确度等级为0 2级的压力变送器的可行性,为压力变送器的检定提供了可靠的保证。
关键词:压力变送器;测量不确定度中图分类号:TP212 文献标志码:BEvaluationofMeasurementUncertaintyofPressureTransmitterGAOLi xiao(HunanHualingLianyuanSteelLimitedCompany,LoudiHunan,417009China)Abstract:ThemeasurementuncertaintyofindicationerrorofthepressuretransmitterisanalyzedandevaluatedindetailbasedonJJF1059.1-2012generalmethodformeasurementuncertaintyassessmentandrepresentationandJJG882-2019pressuretransmitterverificationregulation,andthefeasibilityofusingthedigitalpressuregaugewithaccuracylevelof0.02hasbeenverified,whichprovidesreliableguaranteefortheverificationofpressuretransmitter.Keywords:pressuretransmitter;measurementuncertainty1 概述1.1 评定依据JJG882-2019 《压力变送器检定规程》;JJF1059 1-2012 《测量不确定度评定与表示》。
压力变送器示值误差测量不确定度评定
摘要:压力变送器主要由测压元件传感器(也称作压力传感器)、测量电路和过程连接件三部分组成。
它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4~20mADC等),以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
目前广泛用于企业对生产过程的实时压力监测,因此保障压力变送器数据的准确对企业安全生产、效率提高具有十分重要的意义。
关键词:压力变送器;压力校验仪;不确定度;检定
1 评定依据
JJG882-2004《压力变送器检定规程》
JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》
2 数学模型
式中:——压力变送器的示值误差,mA;
——数字压力校验仪电流模块测量的电流值,mA;
——压力变送器电流输出量程,mA;
——压力变送器压力量程,MPa;
——压力标准器输入压力值,MPa;
——压力变送器输出电流起始值,mA;
3 检定方法
由上一级数字压力校验仪通过比较法直接对下一级压力变送器进行检定。
数字压力校验仪的测量范围为(0~16)MPa,准确度等级0.05级。
被检压力变送器的压力测量范围为(0~16)MPa,电流输出范围为(4~20)mA,准确度等级为0.5级。
将标准仪器与被检仪器安装在同一校验台上,由台式液压泵提供压力源。
在整个压力量程范围内均匀选取5个压力点,进行3个循环的检定。
检定环境温度:21.5℃;检定环境湿度:54%;检定介质:液压油,检定数据见表1。
表1 检定数据。
0.1级压力传感器的测量结果不确定度评定
1. 概述
1.1 测量方法: 依据JJG860-2015压力传感器检定规程 1.2 环境条件: 温度:20.5℃,相对湿度:70%RH 1.3 测量标准:
1.3.1 0.05级标准活塞式压力计,其最大允许示值误差为:±0.05%,测量范围(0.1-6)MPa ,
1.3.2 多功能过程校验仪,电流测量准确度±(0.025%RD+0.005%FS );范围(0-24)mA ,分辨力0.001 mA
1.4 被测对象:
压力传感器(0~6)MPa ;电流输出(4~20)mA ,准确度级别:0.1级 1.5测量过程:
将压力传感器的压力端与双活塞式压力计相连,电流输出端与多功能过程校验仪相连,在活塞压力计施加压力,这时多功能过程校验仪的电流档显示相应的电流输出值。
1.6评定结果的使用:
在符合上述条件下的测量结果,一般可直接使用本不确定度的评定结果.
2. 数学模型
传感器输出电压测量的数学模型为:
式中:
U Δ——传感器的输出电流误差;
U ——传感器输出电流值;
0U ——传感器电流输出起始值。
m U ——传感器电流输出量程;
P ——传感器输入压力值; Pm ——传感器压力输入量程; 3输入量U 的标准不确定度评定
3.1.1 输入量U 的标准不确定度)(U u 的评定 3.1.2压力传感器输出电压的测量重复性的)(1U u 评定
)(1U u 的主要来源是压力传感器输出电流的测量重复性,可以通过连续测量得 到测量列,采用A 类方法进行评定,对压力传感器(0-100)%的最大压力下,对其相应的输出电流进行重复测量10次,得到测量列:
)
(o m
m U P P U
U U +⋅-=∆
平均值: ∑1
1n
i i U n U ==
单次实验标准差: 1
)(2
--=
∑n U U
s i
所以,n
s U u =
)(1 3.1.3多功能过程校验仪电流档测量不确定度)(2U u 的评定
)(2U u 的主要来源是多功能过程校验仪直流电流档最大允许示值误差,因此采 用B 类方法进行评定。
电流测量最小分辨力为0.001 mA ,在区间内可认为服从均匀分布,k=3
)(2U u =k
a 2=0.0003 mA
当重复性引入的不确定度分量大于被测量仪器分辨力引入的不确定度分量时,可以不考虑分辨力引入的不确定度分量(可忽略)。
3.2 标准器引入的不确定度分量:
3.2.1根据说明书给出的电流测量最大允许误差为:±(0.025%RD+0.005%FS ),可认为在此区间均匀分布
则4mA : )(3U u =(0.025%×4+0.005%×24)/3=0.0013 mA 8mA : )(3U u =(0.025%×8+0.005%×24)/3= 0.0018mA 12mA : )(3U u =(0.025%×12+0.005%×24)/3=0.0024mA 16mA :)(3U u =(0.025%×16+0.005%×24)/3=0.0030mA 20mA :)(3U u =(0.025%×20+0.005%×24)/3=0.0036mA
3.2.2由输入压力引入的不确定度分量
活塞压力计最大允许误差为±0.05%,可认为在此区间均匀分布,则
0Mpa: u (P)=0.02%×0/3=0Mpa 1.5Mpa: u (P)=0.05%×1.5/3=0.00043Mpa 3Mpa: u (P)=0.05%×3/3=0.00087Mpa 4.5Mpa: u (P)=0.05%×4.5/3=0.0013Mpa 6Mpa: u (P)=0.05%×6/3=0.0017Mpa
4 合成标准不确定度的评定 4.1 灵敏系数
输入电压对传感器输出误差的灵敏系数为:
=∂∆∂=U
U c 11
输入压力对传感器输出误差的灵敏系数为:
===∂∆∂=
6
16-2m m P U P U c 2.667mA/Mpa 4.2 标准不确定度汇总表
如表4-1所示:
4.3 合成标准不确定度的计算
因x i 彼此独立,所以合成标准不确定度u c (y)为:
4mA : )y (u c ==++)()()22122
U u U u P u (0.0013mA 8mA : )y (u c ==++)()()22122U u U u P u (0.0021mA 12mA : )y (u c ==++)()()22122U u U u P u (0.0033mA 16mA : )y (u c ==++)()()22122U u U u P u (0.0046mA 20mA : )y (u c ==++)()()22122U u U u P u (0.0058mA
5. 扩展不确定度的评定 取包含因子k =2,
4mA : U=2×0.0013=0.0026 mA 8mA : U=2×0.0021=0.0042 mA 12mA : U=2×0.0033=0.0066mA 16mA : U=2×0.0046=0.0092mA 20mA : U=2×0.0058=0.0116mA。