压力变送器示值误差的测量不确定度评定

      压力变送器具有远传信号等功能，具有智能化程度高、便于调节等特征，在多样化工业自控环境中得到广泛应用。在本文的研究中，以压力变送器检定规程为依据，构建对应的数学模型,对其测量中的不确定度影响因素进行分析，并进行有效合成，为变送器检定的顺利进行提供切实保障。
压力变送器与示值误差测量
压力变送器
      一般意义上讲，压力变送器属于一种测量仪表，在工业领域得到广泛应用，该仪表能够将压力变量转变成多种可传送的输出信号，而信号将直接体现出反应压力的改变情况,并与压力标量之间存在一定的函数联系。变送器两侧的压力不一致，但工作原理相同，能够将信号传送到中控室当中,对压力进行记录、指示与控制，可见变送器在工业领域占有十分关键的地位。目前，变送器与信息技术的结合日进.紧密，已经研制出了智能变送器，使性能得到进一步优化。
示值误差
      示值误差主要是指工业计算器中的测量数据与实际数据间的差别。在压力变送器使用中，示值误差是指变送器示值与真实数值之间的差距，同时也是主要计量特征之一。在测量中，不可避免会存在误差情况，无法保障100%的准确度,压力变送器中允许存在的最大误差值便是测量不确定度，通常情况下，在尚未修正时示值便可代表最终结果，而不确定度只是一种与测量结果间的联系，与其他概念不相关。测量.不确定度受多种因素影响，包括温度、湿度、压力电磁干扰等等，在测量过程中应选择恰当的时间与地点，考虑到被测对象的误差大小、测量范围、仪器精度、输出电流条件、测量数据等多个方面。
测量条件与方法
      以压力变送器检定规程为依据，在温度为20.5°C，湿度为48%RH的条件下，针对0.02级压力器的示值不确定度进行验证，其量程为0~40MPa，允许的最大误差范围在士0.02%FS，电流模块为0~25Ma,最大误差区间为士0.02%，压力器的精度为05级。偶遇被测仪器的量程不同，因此测量过程也不尽相同，采用对被测仪器相对应的压力校验设备进行检测。在检定之前，将检定设备与被测仪器连接完毕后，对检定系统进行一定时间的预热，并对被测设备预加测量压力3次。对于0.5级压力变送器来说，应在测量面积中选取6个检定点，进行反复三次检定，然后以检测规程为依据，对被测仪器的各项误差进行评定。
数学模型与灵敏系数
数学模型的构建
      本次检测实验中构建的压力变送器模型为:

      式中，△1代表的是变送器中的输出误差;单位为mA;Im代表的是变送器输出量程，单位为mA;1代表的是变送器输出电流数值，单位为mA;Pm代表的是变送器输入量程数值，单位为MPa;P代表的是变送器输入压力大小，单位为MPa;10代表的是变送器输出起始，单位为mA。
灵敏系数
      在检测实验中，被测对象的变送器测量区间在0~32MPa之间，输出电流为4~20mA。因此，对于变送器.来说，输入压力灵敏系数的计算公式为:

不确定度分量的评定
输入量P的不确定度
      在压力校准过程中，对示值误差引入不确定度进行分析，产生的主要原因在于标准压力模块，准确度为0.05级，通过B类方式进行评定，允许的最大误差区间在士0.05%FS，最大输出压力为2.5MPa，在此范围内半宽度的数值为0.00125MPa,根据均匀分布原则，其中包括的因子K数值为5，不确定度u(p)的数值为0.00125与3的比值，即0.007MPa，不确定度为5%，自由度v的数值为200。
输入量I的不确定度
电流示值误差
      该不确定度产生的主要原因在于压力校验器中电流示值误差，通过B类方式进行评定，误差范围在士0.02%，该校验器的测量区间在0~2.5MPa之间，变送器中的最大电流量为20mA，区间的半宽度为0.0047mA,根据均匀分布原则，其中包含因子K,数值为后，不确定度为u,数值为0.0047与后的比值，即0.0027mA，不确定度为5%，自由度为200。
数值修约
      在对变动器的计量情况进行检测过程中，对变动器自身的合格率判断应以修约后的数值为依据。因此，数值修约也成为不确定度产生的主要原因之一，需要对该因素进行判定。以压力变送器检定规程为依据，通过四舍五入的方式对小数点后的位数进行保留，使其与变送器最大误差相比较小，即1/10~1/20之间。在相关规程的指导下，需要对0.5级变动器的最大允许误差进行检验，最大误差区间为士0.08mA,在分散的半宽度的数值为0.00005mA，在此范围内包括的.因子K数值为后，不确定度u(p)的数值为0.00005与3的比值，即0.0003Pa，不确定度为5%，自由度v的数值为200。
输出电流测量重复性
      通过反复测量的方式能够对该不确定度进行检定，使用A类测量方式，在相关规程的指导下，将检测温度调至23°C，湿度调至50%RH，采用五台性能较好的相同型号变送器，然后选择五个测量点进行测量。在条件相同的情况下,对输出电流进行反复十次测量，最后对测量的结果进行重复性实验。单次实验标准误差为0.0007mA，由于利用上述公式对实验标准差0MPa进行重复测量，只能说明该点的不确定度情况，无法展示出其他定点的情况。对此，为了对不同检定点的实验结果进行分析，可以采用A类测量的方式,通过将样本标准差合并的方式，在条件不变的情况下，对不同的检定点进行测量，这样做测量结果将会变得更加科学、合理。根据其他检定点的实际情况，对剩余点的实验标准差进行就按，能够得出五组计算结果，分别为0.0007mA、0.0007mA、0.0055mA、0.0011mA以及0.0008mA。对此,将样本标准差进行合成后得出数值为0.0026mA。根据实际检测情况，在条件不变的情况下进行二次测量，将两次测量结果取平均值，为0.0018mA，自由度为45。
输入量1不确定度
      由于各个不确定度在分量.上不尽相同，且属于相互独立的状态，需要对输入量1的不确定度进行单独计算，公式为:

扩展不确定度
      上述合成不确定度已经与正态分布十分相似，根据置信概率，其中包含因子k的数值可取1.96，此时扩展不确定度的计算公式为:
U=1.96uc(△|)=1.96X3.7μA=7.3μA
不确定度报告
      针对压力变送器示值误差进行检测后，得出合成不确定uc的数值为3.7μA，拓展不确定度为7.3μA，自由度为300。在本文的研究中，变送器的允许误差区间在土80μA之间，能够与规程中所要求的检定内容相符合，并且将引入扩展的不确定与被检测仪器的允许误差进行对比，可小于其绝对值的1/4，也就是20μA。
结语
      综上所述，测量不确定度作为一种重要概念，能够对检测质量、效率产生直接影响。在本文的研究中，根据变送器.检定规程，对各个变量的不确定度、误差的产生原因进行了分析，并对合成不确定度、有效自由度等进行了计算，从而为相同类型不确定度的测量与评定提供有力的参考依据。