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压力变送器计量标准技术报告


计量标准技术报告

计 量 标 准 名 称 计 量 标 准 负 责 人 建标单位名称(公章) 填 写 日 期

压力变送器检定装置

2012 年 3 月 15 日




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一、建立计量标准的目的

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

一、建立计量标准的目的 压力变送器是一种将压力(压差)变量转化为可传递的统一输出信号(4~ 20)mA 的过程仪表,随着科学技术的发展和工业技术要求及自动化水平的提 高,对压力变送器的计量性能要求越来越高。为使压力变送器的计量性能,准 确,可靠,我所建立智能过程效验仪计量标准,更好服务企业。

二、计量标准的工作原理及其组成 以空气或液体为传压介质,通过多功能过程信号校测仪,分别连接被检变 送器和压力模块给系统加压, 用直接比较法测量, 根据标准表和被检表的读数、 读出电压或电流值,通过计算即可得到被检变送器示值误差的测量结果。

组成:智能过程效验仪、 压力模块、 智能数字压力效验仪。

三、计量标准器及主要配套设备
名 称 型 号 测量范围 不确定度 或准确度等级 或最大允许误差 制造厂及 出厂编号 检定或 校准机构 检定周 期或复 校间隔

智能过程效 验仪

ConST1 8 (-100~ 160)kPa (0~60) MPa (0~ 500)Pa

318110300 13

北京计量 院

1年

压力模块
计 量 标 准 器

ConST1 8 ConST (0~ 500)Pa

0.05 级

318110300 13

北京计量 院

1年

智能数字压 力效验仪

0.2 级

273110200 48

北京计量 院

1年

耐压测试仪


CS2670 AX ZC-7

0810001-0 92 5080543

南京长盛 仪器有限 公司 北京远东

1年

兆欧表
要 配 套 设 备

1年

四、计量标准的主要技术指标

压力模块(-100~160)kPa、 (0~60)MPa 符合 0.05 级 智能数字压力效验仪(0~500)Pa 符合 0.2 级

五、环境条件
序号 1 2
3

项 温 湿

目 度 度













结 合格 合格



20℃±5℃ 45%RH~75%RH

16℃~24℃ 46%RH~74%RH

4

5

6

六、计量标准的量值溯源和传递框图

上 一 级 计 量 标 准

0.02 级活塞式压力计标准装置 不确定度或准确度等级或最大允许误差:0.02 级 溯原单位:北京市计量检测科学研究院

比较法

本 单 位 计 量 标 准

智能过程效验仪 测量范围: (-100~160)kPa、 (0~60)MPa

(0~500)Pa
不确定度或准确度等级或最大允许误差:0.05 级、 0.2 级

比较法

工 作 计 量 器 具

(-100~160)kPa、 (0~60)MPa 范围内 0.2 级及其以下压力变送器, (0~500)Pa 范围 内 1.0 级及其以下压力变送器。

七、计量标准的重复性试验
在一台 0-1.6Mpa 的压力变送器上,再重复性条件下连续测量 10 次,得到一组测量测量值.

次数 1 2 3 4 5

测量值 Y1(mV) 10.0003 10.0007 10.0008 10.0002 10.0010

序号
6 7 8 9 10

测量值 Y2(mV) 10.0009 10.0006 10.0007 10.0003 10.0002

?(X
S(y)=
i ?1

n

i

? X )2
=0.0029mV

n ?1

S(y)<UC 所以重复性考核合格

八、计量标准的稳定性考核
时间(12 年) 10.0002mV 1 月 14 日 10.0008mV 10.0012mV 10.0003mV 10.0004mV 10.0004mV 10.0011mV 测量数据 10.0008mV 10.0005mV 10.0005mV 平均值 10.0006m V

时间(12 年) 10.0011mV 2 月 11 日 10.0006mV 10.0007mV 10.009mV

测量数据 10.0013mV 10.0014mV 10.0006mV 10.008mV 10.007mV 10.0012mV

平均值 10.0009m V

时间(12 年) 10.0014mV 2 月 24 日 10.0013mV 10.0012mV 10.005mV

测量数据 10.003mV 10.0002mV 10.0011mV 10.0006mV 10.0002mV

平均值

10.0007mV 10.0004mV

时间 (12 年) 10.0002mV 3 月 14 日 10.0004mV 10.0005mV 10.008mV

测量数据 10.0013mV 10.0012mV 10.0013mV 10.0002mV 10.0007mV

平均值

10.0006mV 10.0004mV

稳定性考核结果=0.0003 mV

合格

说明: 1、 此表适合于计量标准无明确稳定性考核办法的计量标准。 2、 新建标准应考核半年或四个月时间内稳定性,每次时间间隔 1.5 月或 1 个月。 3、 复查标准应安年做稳定性考核,并保存历年记录。 4、 结果判定:稳定性考核结果≦U(k=2)或≦∣MPE∣时为合格。

九、检定或校准结果的测量不确定度评定 1.测量依据: 2.测量环境 温度为(20± 5)℃,温度波动 10min 变化不大于 1℃,相对湿度为 45%~75%。 3.测量标准 智能过程效验仪:准确度为 0.05 级;测量范围:压力模块为(0~160)kPa。 电流:(0~30.0000)mA;最大允许误差:Δ=±(0.05%×量程+1 个字)。 4.被测对象 差压变送器:型号为 1151、准确度为 0.5 级、量程为(0~100)kPa、编号为 3450、输出 电流为(4~20)mA、生产厂为北京远东仪表有限公司。 二、数学模型 变送器输出电流的数学模型: JJG882-2004《压力变送器》检定规程。

式中:ΔI——变送器输出电流误差;I——变送器的输出电流;Im——变送器的电流输出量 程;P——变送器的输入压力值;Pm——变送器的压力输入量程;I0——变送器的输出电 流起始值。 三、方差及灵敏度系数 1.灵敏度系数

2.方差 因各输入量彼此独立,合成标准不确定度 uc(y)(即方差)为:

四、输入量的标准不确定度评定 1.输入量 I 的标准不确定度 uc(I)的评定 输入量 I 的标准不确定度来源主要是被测差压变送器的测量不重复,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,对差压变送器 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、19.997、19.998、 19.998。

单次测量标准差 任意选取 3 台同类型差压变送器,每台分别在 0kPa、50kPa、100kPa 处重复性条件下 连续测量 10 次 共得到 9 组测量列 每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差 , , , 如表 1 所示。

表 1 m 组实验标准差计算结果

合并样本标准差: 实际测量中,在重复性条件下测量 3 次。以 3 次测量算术平均值为测量结果,则得到:

自由度 ν(I)=81 2.输入量 I0 标准不确定度 uc(I0) 输入量 I0 标准不确定度主要由智能数字压力校验仪准确度、分辨率及环境温度变化引 入,可根据技术说明书及相关的资料,采用 B 类方法评定。对于环境湿度及连接导线的影 响可忽略不计。 (1)智能过程校验仪电流信号引入的不确定度 uc(I01)的评定 当智能过程校验仪测量电流信号范围为 16mA 时,最小读数(1 个字)为 0.001mA,其最 大允许误差 Δ=±(0.05%×16+0.001)mA=±0.009mA,区间半宽 a=0.009mA,在此区间内可 认为服从均匀分布,则包含因子 ,可靠性为 90%,自由度 ν(I01)=50,则:

(2)环境温度变化对智能过程校验仪影响引入的标准不确定度 uc(I02)的评定 根据资料可知温度对其的影响为:Δ=±0.012mA/℃,当实验室温度偏离工作温度为±2℃ 时,可知其产生的区间半宽 a=2×0.0012=0.0024mA,在此区间内可认为服从均匀分布:包 含因子 ,可靠性为 90%,自由度 ν(I02)=50,则:

(3) 智能过程校验仪的分辨率引入的标准不确定度 uc(I03)的评定 智能过程校验仪的分辨率:δx=0.001mA,可靠性为 90%,自由度 ν(I03)=50,由此引入的 不确定度: (4)标准不确定度 uc(I0)的评定 因分量 uc(I01)、uc(I02)、uc(I03)彼此独立,则:

有效自由度根据韦尔奇-萨特思韦特公式:

经计算 ν(I0)≈58,取 50。 3.输入量 P 的标准不确定度 uc(P)的评定 输入量 P 的标准不确定度主要由智能数字压力校验仪的准确度及其分辨率引入。可根据 技术说明书及相关的资料,采用 B 类方法评定。 (1) 智能过程校验仪准确度引入的标准不确定度 uc(P1)的评定 智能过程校验仪量程为(0~100)kPa、最小读数(1 个字)为 0.01kPa 时,其最大允许示值 误差为:Δ=±(0.05%×100+0.01)kPa=±0.06kPa,即区间半宽度 a=0.06kPa,在此区间内认 为服从均匀分布, ,可靠性为 90%,自由度 ν(P1)=50,则:

(2) 智能过程校验仪分辨率引入的标准不确定度 uc(P2)的评定 智能过程校验仪在(0~100)kPa,量程内的分辨率为 δx=0.01kPa,则由此引入的不确定 度 uc(P2)=0.29×δx=0.0029kPa,可靠性为 90%,则自由度 ν(P2)=50。 (3)标准不确定度 uc(P)的评定 因分量 uc(P1)、uc(P2)彼此独立,则:

自由度根据式(3)计算:ν(P)≈50 五、合成标准不确定度 uc(y)的评定

1.标准不确定度汇总(见表 2)

表 2 标准不确定度汇总表 2.合成标准不确定度 uc(y)的计算

3.合成标准不确定度的有效自由度 νeff 的计算 由式(3)计算:νeff≈100 六、扩展不确定度的评定 按 p=95% ,νeff=100 ,查 t 分 布表得 :kp=tp(νeff)=t95(100)=1.984 ,所以包含 因子 kp=1.984,故其扩展不确定度: U95=kp· uc(y)=1.984×0.0078≈0.016mA

十、检定或校准结果的验证

在装置正常的工作条件下,选一台性能稳定的在装置正常的工作条件下,选一台性能 稳定的京远东仪表有限公司产的压力变送器(压力量程:1.6MPa、编号:009876--59)作 被测对象。用本实验室检定装置对其检定得出一组数据,送陕西省计量院检定得到另一组 数据列表如下: 表 1:压力变送器 检定点 本实验室检定装置检定数据
Y1

单位:mV 陕西省院检定数据
Y2

最大差值

0 12.0000 16.0000

0.0000 10.0008 16.0018

0.000 10.0005 16.0016

0 0.0003 0.0002

该氧气表最大差值为 0MPa,依据 JJF1033-2008《计量标准考核规范》的要求,
2 Y1 ? Y2 ? U 12 ? U 2

因为 Y1 ? Y2 = 0.0003mV,换算成相对误差为 0.03%。
2 又因为 U 12 ? U 2 = 0.0162 ? 0.0142 =0.021%≈0.2%。

所以 0.03%≤0.2%,故本装置检定结果的验证符合 JJF1033-2008《计量标准考核规 范》要求。

十一、结论
经分析与验证,本检定装置,满足 JJG882-2004《压力变送器检定规程》国家计量检定规 程及 JJF1033-2008《计量标准考核规范》要求, (-100~160)kPa、 (0~60)MPa 范围内可 以作为 0.2 级及其以下压力变送器的检定使用, (0~500)Pa 范围内可以作为 1.0 级及其 以下压力变送器的检定使用, (0~500)Pa

十二、附加说明
本装置参考文献: 1、JJG882-2004《压力变送器检定规程》 2、JJF1033-2008《计量标准考核规范》 3、JJG1059-1999《测量不确定度评定与表示》 4、智能过程效验仪检定装置使用说明书


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