论文差压变送器不确定度评定.doc

差压变送器输出值误差的不确定度评定 汪治人 摘要：本文首先介绍了差压变送器的检定环境要求、检定依据和检定方法，然后对检定结果进行不确定度分析论证。论证结果表明：本文中介绍的对差压变送器的检定方法，符合相关标准评定的要求。 关键词：测量依据 环境要求 测量用标准 检定方法 不确定度 合成不确定度 扩展不确定度 一、检定： 1、测量依据： JJG882-2004《压力变送器》检定规程。 2、环境要求： (1)、温度：（20±5）℃；相对湿度：45%-75%。 (2)、所处环境无影响输出稳定的机械运动。 (3)、差压变送器周围除地磁场外，无影响其正常工作的磁场。 3、测量用标准 便携式数字压力计，包括主机、通信电缆、压力泵、标准压力模块、直流毫安电流表，其中压力模块量程为（0.01、0.2、1.0、2.0、4.0）M,准确度为0.02级；直流毫安电流表量程为（0-20.00）mA,准确度为0.02级。 4、被测对象 差压变送器：型号为1151dp4s22m4b1，量程为-3 - +3k，准确度为0.5级；输出电流为（4.0-20.00）mA。 5、检定方法 根据被检表的量程，选择数字压力校准仪（-5 - 5）k，精度0.05级。将差压变送器按数字压力计的说明书要求安装在数字压力计上。根据JJG882-2004的要求，检定时，从下限开始平稳输入压力信号到各检定点，读取并记录输出值直至上限。然后，反方向平稳地改变压力信号到各检定点，读取并记录输出值直至下限，按此进行两个循环的校验。 6、检定项目 按JJG82-2004的要求检定为使用中检定，包括外观和基本误差两项检定。从现场变送器的外观来看，变送器铭牌齐全，差压变送器的高、低容室有明显的标记，变送器的零部件完好，显示清晰，因此只需要对测量结果进行检定。 7、检定结果 （1）、数学模型 △I =I-(I/P×P+I) 式中：△I为差压变送器输出电流误差，单位mA；I为差压变送器输出电流值，单位mA；I为差压变送器输出量程，单位mA；P为差压变送器输入压力值，单位；P为差压变送器输入量程，单位；I为差压变送器输出起始值，单位mA。 （2）灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测量变化的反应能力，是在稳定态下，输出变化增量对输入变化增量的比值，其数学模型为： S=△L/△X 式中：S指仪表灵敏度；△L指仪表输出变化增量；△X指仪表输入变化增量。 输入压力对差压变送器输入误差的灵敏度系数为： C=δ△L/δP=-I/P=-16mA/6400=-0.0025CmA/ 输出电流对变送器输出误差的灵敏系数为： C=△I/I=1 对差压变送器进行两个循环的测量，在输入相同的压力下，输出的电流值不尽相同，取平均值作为测试结果。根据数学模型计算所得检定结果的基本误差如表一所示： 表一 根据数学模型计算所得检定结果的基本误差 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输入压力k -3 -2.25 -1.5 -0.75 0 0.75 1.5 2.25 3 第一组实际电流mA 4.02 6.01 8.00 10.01 12.00 13.99 16.01 18.02 20.00 理论电流mA 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 基本误差 0.02 0.01 0.00 0.01 0.00 -0.01 0.01 0.02 0.00 平均误差 0.0067 第二组实际电流mA 4.01 6.02 8.00 10.01 12.00 14.00 16.01 18.01 20.01 理论电流mA 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 基本误差 0.01 0.02 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 平均误差 0.0078 二、评定结果 由于现场室外的环境为25℃，该检测区域也不存在外磁场的干扰，因此其它因素均可忽略，产生不确定性的因素只考虑输入量P和输入量I两个方面。 1、输入量P的标准不确定度 P的不确定度的主要来源是标准压力发生器，因而数字压力计的最大误差不超过±0.4k。 按均匀分布估计 u(P)=u(P)=0.4k/=0.231k u(P)的相对标准不确定度估计为5%，自由度为 =1/2(1-95%)=200 2、输入量I的标准不确定度 I的电流不确定度的主要来源是电流表的示值误差我测量重复性。 （1）、直流电流表的示值误差估计不超过±0.2μA 按均值分布估计 U(I)=0.2/=0.1155μA U(I)的相对不确定度估计为95%，自由度=1/2(1-95%)=20