精密压力表计量标准技术报告

计量标准技术报告

计

量标准名称 精密压力表标准装置

计量标准负责人 朱怀明 建标单位名称（公章）兰州铁路局科研技术监督所

填 写 日 期 2013年7月

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目 录

一、建立计量标准的目的…………………………………………………… (3) 二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………(3) 三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………(4) 四、计量标准的主要技术指标………………………………………(6) 五、环境条件……………………………………………………………(6) 六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………(7) 七、计量标准的重复性试验…………………………………………………(8) 八、计量标准的稳定性考核……………………………………………………(9) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………………(10) 十、检定或校准结果的验证…………………………………………………(15) 十一、结论……………………………………………………………………(16) 十二、附加说明…………………………………………………………………(16)

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一、建立计量标准的目的 为了检定压力容器内或气体在流动过程中所具有的压力，保障压力容器安全、有效、稳定的运行，维持气流的正常流动，使设备正常工作，从而使用计量仪表测量气体的压力值。 二、计量标准的工作原理及其组成 精密压力表标准装置工作原理是根据帕斯卡定律——即在密闭容器中液体等值传递所受压强，按照JJG52-1999《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程中检定方法，将被检压力表与精密压力表安装在同一密闭压力回路的检定装置上进行比较，将被检表的示值减去标准表的示值，得到的差值即为检定结果。 精密压力表标准装置是由精密压力表、压力发生器、油杯以及相应的管道、阀门和接口按检定要求连接组成，用于检定弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表的专用装置。 检 定 装 置

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精密压力表（标准）压力发生器 被检压力表 三、计量标准器及主要配套设备 不确定度 名 称 型 号 测量范围 或准确度等 或最大允许误差 制造厂及 出厂编号 西安仪表厂90.11.354 西安仪表厂 90.2.854 西安仪表厂 90.5.51 检定或 校准机构 兰铁科研技术监督所 力字 第2012237号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012243号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012241号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012239号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012242号 兰铁科研技术监督所 力字 第Y2013056号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012245号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012249号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012248号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012246号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012247号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012236号 兰铁科研技术监督所 力字 第2012238号 甘肃省计量研究院热工字第2013011661号 检定周期或复校间隔 精密压力表 YB-160B (0～0.6)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～1)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～1.6)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～2.5)MPa 0.25级 西安仪表厂 90.2.8 1年 计量标准器 精密压力表 YB-160B (0～4)MPa 0.25级 西安仪表厂 90.4.855 西安仪表厂2013.3.701 西安仪表厂 90.11.10 西安仪表厂 90.11.1108 西安仪表厂 90.12.5 西安仪表厂90.11.851 西安仪表厂2010.11.203 上海第四仪表厂92.10.2054 西安仪表厂2006.3.964 西安仪表厂2010.9.653 1年 精密压力表 YB-150B (0～6)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～10)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～16)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～25)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～40)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-160B (0～60)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-150 (0～0.4）MPa 0.4级 1年 精密压力表 YB-200 (0～0.4)MPa 0.25级 1年 精密压力表 YB-150 (0～100）MPa 0.4级 1年 4

精密真空表 YB-160 (0～-0.1)MPa 0.4级 西安仪表厂 92.7.20 西安仪表厂 2006.3.462 江苏徐州标准计量技术开发所 甘肃省计量研究院热工字第2013011662号 甘肃省计量研究院热工字第2013011660号 / 1年 精密真空表 YB-160 (0～-0.1)MPa 0.25级 1年 压力表校验仪 电控油气压力表两用校验台 多功能电控压力表校验台 油水隔离器 LY-100 （0～100）MPa / / / / / / DYQ-02 （0～60） MPa / 江阴长泾仪器厂 / FY07 SH-1 SH-1D （-0.1～60） MPa / 江阴文林电子自控设备厂 沈阳富润德仪器制造公司 （0～60） MPa / / 主要配套设施 5

四、计量标准的主要技术指标 测量范围：（-0.1～60）MPa 准确度等级：0.25级 各量程压力表13只 测量范围：（-0.1～100）MPa 准确度等级：0.4级 各量程压力表3只 五、环境条件 序号 项 目 要 求 实际情况 结 论 1 温度 20℃±5℃ 18℃～23℃ 合格 2 湿度 不大于85%RH 37%RH～50%RH 合格 3 环境压力 大气压 大气压 合格 4 6

六、计量标准的量值溯源和传递框图 上 计量标准名称：二等活塞式压力计标准装置 级 准确度等级：0.05级 计 保存机构：兰铁科研技术监督所 甘肃省计量研究院 量 标 准 直接比较法 本 单 计量标准名称：精密压力表标准装置 位 测量范围：（-0.1～60）MPa 测量范围：（-0.1～100）MPa 计 准确度等级：0.25级 准确度等级：0.4级 量 标 准 直接比较法 工 作 计 计量器具名称：一般压力表 量 测量范围：（-0.1～100）MPa 器 准确度等级：1.6级及以下 具

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七、计量标准的重复性试验 精密压力表标准装置(0-4)MPa 的重复性试验记录 试验时间 测量值（2MPa ） 2013年5月30日 测量次数 试验条件 温度：22℃ 湿度：40%RH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.99 2.00 2.00 2.01 1.99 2.00 1.99 2.00 2.01 2.00 2.00 y s(yi)(yi1niy)20.007 n1 结 论 备 注 试验人员 / 苑 青 张小青 8

八、计量标准的稳定性考核 精密压力表标准装置(0-1)MPa 的稳定性考核记录 考核时间 测量值（1Mpa） 测量次数 2013年12013年22013年32013年42013年52013年6月月10日 月8日 月11日 月10日 月12日 11日 核查标准 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 yi 压力表 编号002.1526B 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 1.000 0.9992 0.996 1.004 0.996 1.000 1.000 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 0.9992 1.000 1.000 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 1.004 1.000 1.000 1.0000 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.9996 1.000 1.000 1.004 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.0004 1.000 1.000 1.000 0.996 1.000 1.000 1.000 1.004 1.000 1.000 1.0000 变化量ymaxymin0.0012 允许变化量 0.0025 0.0025 0.0025 0.0025 0.0025 0.0025 结 论 符合 符合 符合 符合 符合 符合 考核人员 苑 青 张小青 苑 青 张小青 苑 青 张小青 苑 青 张小青 苑 青 张小青 苑 青 张小青 9 九、检定或校准结果的测量不确定度评定 1 测量方法 依据JJG52—1999《弹簧管式一般压力表，压力真空表及真空表检定规程》 工作压力表是通过压力校验器与精密压力表进行比较测量进行检定。测量时，把被检表和精密压力表装在压力校验器的两个接口上，然后通过造压机构产生压力值。这样，被检表的示值误差根据被检表示值与精密压力表示值相比较而测得。 2 数学模型 根据上面分析，被检表的示值误差可以写成这种模式： p1p0 （1） 式中：——被检表示值误差； p1——某一检定点被检表示值； p0——精密压力表标准压力值。 其中，p0是用压力校验器产生的标准压力值，根据国家量传系统表规定，精密压力表等级为0.25%（引用误差）；p1 是某一检定表的压力值，其中包含了一定条件下影响的附加误差，主要是环境温度、轻敲变动量、示值估读不准确及数据修约对仪表示值的影响。 由此可将数学模型（1）展开： p1ptpbpgpxp0 =p1kptpbpghpgpxP0 式中： k——被检表温度修正系数（0.0004℃）； P1——被检压力表示值 P0——标准压力表示值 t——检定室环境温度与标准温度（20℃）的偏差； p——活塞压力计使用介质的密度（变压器油取0.86103kg/m3） g——当地重力加速（取兰州地区9.7926m/s2）； PbPg——变动量引起的误差； ——估读不准确引起的误差； ——数据修约引起的误差。 10

Px

3 方差和灵敏系数 cfu2x，对式（2）求方差及用偏导求传播系数： 依据uyixi2c22222222 ucuccP1up1ctutcPbuPb 2 222222 u1u2u3u4u5u6 其中灵敏系数： cP1/P11： ct/tkp cP0/P01 cPb/Pb1； cPg/Pg1； cPx/Px1 4 分量标准不确定度分析计算 用一块1.6级0~4MPa，分度值为0.05MPa的普通压力表的检定为例进行评定。 4.1 被检表某一点示值重复性u1 该项来源可以从重复性实验中算得，其中包括观测人员对示值的估读随机性和弹性元件滞后特性引起误差的因素，属A类不确定度分量。对被检表作全量程检定，发现在2MPa点上变化较大，以此组数据为代表来估算其不确定度（用引用误差形式表示）： 单位：（MPa） 1.99 2.00 2.00 2.01 1.99 2.00 1.99 2.00 2.01 2.00 重复10次 n10，求得： P=2.00MPa 用贝塞尔公式算得单次值实验标准差S（P）及平均值标准差sP：  S(P)

(PiP)i1102n1S(P)n 0.007MPa S(P)0.007100.00221MPa u1c(P1)S(P)10.00221100%100%0.055% P411

自由度 v1n11019 4.2 检定温度与标准温度偏差u2 根据JJG52--1999《弹簧管式一般压力表，压力真空表及真空表检定规程》规定，弹簧管式一般压力表的检定温度205℃，而精密压力表检定温度为202℃；因此，考虑在极限温度进行一般压力表检定时，精密压力表由此影响所产生的最大误差为k（t-20℃）P，其中弹簧管的温度修正系数k＝0.0004℃，t检定实际温度22℃，满量程p＝4MPa认为误差服从均匀分布，则 u2c(t)(t20C)P3100%kP(t20C)P3100%0.046% 估计20％的不可信度，故自由度为： 21220%212 4.3 轻敲被检表示值变定量u3 JJG52--1999《弹簧管式一般压力表，压力真空表及真空表检定规程》规定，示值变定量的允许基本误差的1/2，其误差概率分布属均匀分布，为B类不确定度（用引用误差形式表示），故： 1c(P0)(41.6%)2100%0.462% u343 其估算值可靠性位25%，故自由度取： v31225%8 24.4 对被检表示值估读误差u4 对指针类刻度仪表，要求估读至分度的1/5。由于操作者的习惯及指针与刻度盘间有距离，视线可能产生偏角。因此估读不可靠性同样以1/5分度值估计，该误差分布遵从均匀分布，为B类不确定度，（用引用误差形式表示），故： 1c(Pg)(0.05)5100%0.144% u4P3 其估算值可靠性位50%，故自由度取： 12

v44.5 数据修约取舍误差u5 1250%2 2 检定结果修约至被检表估读值（即分度值的1/5），其修约误差为估读值的1/2，遵从均匀分布，为B类不确定度，（用引用误差形式表示），故： 1c(Px)(10.05)52 u5100%0.072% P3 其估算值可靠性位25%，故自由度取： v51225%8 24.6 标准器不确定度的影响量u6 由精密压力表本身的误差引起，准确度等级为0.4%p0.99，误差概率服从正态分布，为B类不确定度，（用引用误差形式表示），故： u6 其估算值可靠，故自由度取： c(P0)P0.25%100%0.097% P2.58v6 5 标准不确定度一览表 表5-1 标准不确定度一览表 标准不确定度分量 标准不确定度 来源 灵敏系数ci 分布 数值（%） 自由度v u1 示值重复性 环境温度影响 变动量影响 估读误差 修约取舍 1 kP 1 1 1 t 均匀 均匀 均匀 均匀 0.055 0.046 0.462 0.144 0.072 9 12 8 2 8 u2 u3 u4 u5 13

u6 标准不确定度 1 正态 0.097 ∞ 6 合成标准不确定度 ucu2P1u2tu2Pbu2Pgu2Pxu2P0 0.05520.04620.46220.14420.07220.0972 0.5039% 7 有效自由度 根据WelchSatterthwaite公式： veffuc4uii1vi74 可得： eff 0.503940.05540.04640.46240.14440.07240.0974 912828 10.911 按此有效自由度查置信概率p0.95的t分布系数表，得： t95(11)2.20, k95t95(11)2.20 8 扩展不确定度 Ukuc2.200.5039%1.108%1.1% 9 报告 1.6级工作压力表测量扩展不确定度U1.1%； 合成标准不确定度uc0.5039%，有效自由度eff11 ，包含因子t分布临界值 k95t95(11)2.20，从而具有约为95%概率的包含区间。 。

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十、检定或校准结果的验证 使用传递比较法进行验证： 选一块测量范围为（0～1）MPa、准确度等级为1.6级的压力表,用上一级计量标准检定得出一组数据与本标准器检定得出一组数据进行比较，验证结果如下： 上一级标准检定结检定点 本装置检定结果ylab |ylab －yref| 果yref 0 0.000 0.000 0.000 0.2 0.200 0.200 0.000 0.4 0.400 0.400 0.000 0.6 0.604 0.604 0.000 0.8 0.800 0.800 0.000 1 1.004 1.000 0.004 最大差值（MPa） 0.004 上一级计量标准是二等活塞式压力计标准装置，扩展不确定度Uref =0.002 本标准器扩展不确定度Ulab =0.011 22Uref则Ulab=0.011 |ylab －yref|=0.004 0.004＜0.011 22Uref因此满足 |ylab －yref|≤Ulab 该装置的不确定度验证符合要求。 、 15

十一、结论 该系列标准器经传递比较法验证，最大差值均小于扩展不确定度，故可开展压力表的检定工作。 十二、附加说明 1、参考JJF1033-2008《计量标准考核规范》 2、参考JJG52-1999《弹簧管式一般压力表压力真空表和真空表》 16