精密数字压力计在计量标准中的性能测试

     图一

  2.测量范围为0～1600kPa精密压力计检定系统
    此检定系统的标准器准确度为0.05级，量程段分别为0～600kPa、0～1600kPa。可用于检定0.25级、0.4级，量程为0～400kPa、0～600kPa、0～1000kPa、0～1600kPa的精密压力计。检定系统如图二所示:
    3.测量范围为0～6000kPa精密压力计检定系统
    此检定系统的标准器准确度为0.05级，量程段分别为0～2500kPa、0～6000kPa。可用于检定0.25级、0.4级，量程为0～2500kPa、0～4000kPa、0～6000kPa的精密压力计。检定系统如图三所示:
 

 

    图二、图三

 标准器的技术论证

    1.标准器性能及工作原理
    我们选用的标准器为RD-CWY100系列智能压力表，该智能压力表采用先进的集成压力传感器，配以高精度放大单元及A/D转换器，进行严密的零点及满量程温度误差的补偿，用单片微机实现各种数据处理、分析、计算。通过面板薄膜开关作为控制键盘，实现各种功能设置。结果由液晶显示器显示及打印机记录或RS—232接口输出，测量准确度可达万分之五。其原理框图如图四所示:

 

    图四

    2.标准器总不确定度的分析(在标准条件下对量程段为0～2500kPa精密压力表检定系统分析)
    标准器测量结果的总不确定度，通常按误差性质和误差来源分为两类，一类是用统计学方法评定的A类不确定度——随机误差Uz，另一类是用非统计学方法评定的B类不确定度——系统误差Us，下面对这两类误差分析如下:
    (1)系统误差Us分析:因为该检定系统采取直接比较法和数字显示，并在恒温条件下工作，故可减少多项附加误差，在此，我们仅考虑标准器本身固有误差，它由标准器制造商和标准器检定证书提供。
    1)由标准器检定证书得到恒定系统误差:
    当示值为1000kPa时，ε=+0.7kPa
    2)由标准器制造商质量说明书得到误差极限:
    B=0.05%F.S=2500×0.05/100=±1.25kPa
    故对未知系统误差的估计值为Us2=(1/3)B2(引自ISO/TAG4/WG3)
    (2)标准器随机误差Uz分析:用CWY型、量程段为0～2500kPa的智能压力表，在相同条件下对准确度为0.25级、量程为0～2500kPa精密压力表1000kPa示值进行等精度测量10次，xi分别为:998.7、999.7、1000.1、998.4、999.8、999.2、999.2、998.7、999.9、999.6，得到:
    
    UZ=±t.s=±(1.06×0.58)
    =±0.62kPa(P=68.26%)
    (3)标准器总不确定度:采用方和根法对标准器系统误差US和随机误差UZ进行误差合成，其总不确定度为:
    
    以上误差分析给出标准器的准确度为:
    A=ε±U=(+0.7±0.93)kPa
    或A=±U=±0.93kPa(系统误差ε被修正后)
    3.标准器总不确定度的验证
    依据JJG59-2007《数字压力计》中的“检定法”对标准器的准确度进行验证，应满足|a-a0|<A。
    由机械部国家压力检测中心出示的检定证书得到，当示值a=1000.7kPa时，实际值a0=1000kPa。
a-a0|=0.7kPa<A
    通过以上对标准器的技术论证，证明CWY系列智能压力表完全能够用于对精密压力表的检定。2008年初，我们建立的3套智能压力计量标准装置通过了技术监督部门的考核，智能压力表已获得“计量标准证书”。
    用精密数字压力计取代二等标准活塞式压力计，是对传统压力计量标准一次革命性的尝试。由于该3套压力计量标准装置覆盖了该公司对高、中、低压精密压力表检定要求，并且可利用智能压力表的RS—232接口与计算机设备通讯，实现检定数据自动处理和打印输出，因此适用性强。