仪器示值误差测量不确定度评定与计量标准器的选择

仪器示值误差测量不确定度评定与计量标准器的选择

——对《压力变送器输出值误差的不确定度评定》一文的商榷

丁洪洙  叶亮  徐运新

    读了《中国计量》2010年第5期刊登的《压力变送器输出值误差的不确定度评定》(以下简称《该文》)一文，觉得因不确定度评定方面的不妥，结果导致0.02级标准压力模块用作主标准器及配套设备在检定中引入的扩展不确定度U95小于0.05及压力变送器最大允许误差绝对值的1/4的错误结论。若按该文的理解，0.02级标准压力模块为主标准器的检定装置是可以检定0.05级压力变送器的，但事实上是不可能的。
   

一、该文有以下几点值得商榷

    1.读输出电流有效位数不正确
    该文在表1中给出输出电流值有效位数为3位，而被检压力变送器准确度等级为0.05级，其最大允许误差绝对值为0.008mA，因而该压力变送器输出电流值有效位数至少读到5位有效数，否则读到3位有效数则带入被检压力变送器最大允许误差62%的误差，这是不允许的。
    2.标准不确定度的合成方法不正确
    该文在不确定度评定时，把输入量P的标准不确定度分量u(P)与输入量I的标准不确定度分量u(I)两个不同的量按不确定度传播定律直接合成得到合成标准不确定度uc(ΔI)。这是完全错误的。当被测量ΔI通过其他量P得到时，输入量P的标准不确定度分量u(P)和对应于输入量I的标准不确定度分量u(I)具有不同的量纲，此时输入量P的标准不确定度分量u(P)乘以灵敏系数c1得到对应于输入量I的标准不确定度分量u1(I)，然后按不确定度传播定律与输入量I的其他标准不确定度分量合成得到合成标准不确定度uc(ΔI)。
    3.该文结尾描述的结论不正确
    因合成标准不确定度uc(ΔI)的计算不正确,得到的扩展不确定度自然也是错误的。若采用该文中的数据，则，U95=k95×uc(ΔI)=1.96×0.0037=0.0073mA。显然不满足该文结尾中描述的结论，即不满足扩展不确定度U95不超过压力变送器最大允许误差绝对值的1/4，符合JJF1094-2002《测量仪器持性评定》中要求的结论。
    4.该文中取测量不确定度的有效数字位数不妥
    按JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》之规定，报告测量结果的不确定度只能是1～2位。也就是说报告测量结果不确定度最多为2位有效数字且测量结果的末位一般应修约到其测量不确定度的末位对齐。而该文中测量不确定度的有效数字位数取3位，则最多只修约至2位有效数字。
   

二、计量标准器的选择

    1.先不考虑其他输入量的标准不确定度分量，仅计算出由主标准器引入的不确定度U95，分析其是否小于JJF1059-1999要求的压力变送器最大允许误差绝对值的1/3或1/4。
    以计算应满足式(1)为例:
   
    而(按均匀分布k95=1.65)  (2)
    Δ=Em×Pm  (3)
    由式(1)、式(2)、式(3)得到:
   
    式中:Δ——压力变送器最大允许误差绝对值；Es——主标准器最大引用误差；Em——压力变送器最大引用误差；Ps——主标准器量程；Pm——压力变送器输入量程。
    举例:检定测量范围为(0～1)MPa的0.05级压力变送器时，主标准器测量范围选为(0～1)MPa时计算其最大引用误差应小于多少。把参数代入式(4)得
   
    所以主标准器的准确度等级至少要选取0.01级，最好选取0.005级。
    2.主标准器的准确度等级选定以后，还要按JJF1059-1999的规定对其他各输入量的标准不确定度分量进行评定、合成得到扩展不确定度U95，U95应满足JJF882-2004《压力变送器》检定规程的要求。若满足要求,其主标准器的准确度等级选定是正确的。若不满足要求，按上述方法重新分析选择。
    作者单位【丁洪洙  徐运新  吉林省吉林市计量测试技术研究院、叶亮  中国石油天然气有限公司吉林石化分公司机动处】