Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Калибровка средств измерений давления. Конспект лекции

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
984 Кб
Скачать

Р

 

 

 

+ P2/2

=

ǀP3-P1ǀ

ǀP1-P2ǀ

 

 

P1↑

P2↓

P3↑

 

Р-Рэср

U

 

 

 

 

кгс/см2

кгс/см2

кгс/см2 кгс/см2

кгс/см2

кгс/см2

кгс/см2

кгс/см2

кгс/см2

0

0

0

0

0

0

0

0

0,015

1

0,99

0,979

0,985

0,983

0,017

0,005

0,011

0,016

2

1,977

1,965

1,973

1,97

0,03

0,004

0,012

0,016

3

2,976

2,966

2,977

2,971

0,029

0,001

0,01

0,016

4

3,982

3,973

3,978

3,977

0,023

0,004

0,009

0,016

5

4,98

4,972

4,975

4,975

0,025

0,005

0,008

0,016

6

5,968

5,962

5,965

5,964

0,036

0,003

0,006

0,015

7

6,965

6,963

6,963

6,964

0,036

0,002

0,002

0,015

8

7,978

7,964

7,981

7,972

0,028

0,003

0,014

0,017

9

8,977

8,964

8,978

8,971

0,029

0,001

0,013

0,017

10

9,986

9,986

9,988

9,987

0,013

0,002

0

0,015

РΔ+U -U

0

0,015

-0,015

0

1

0,033

0,001

0,017

2

0,046

0,014

0,03

3

0,045

0,013

0,029

4

0,039

0,007

0,023

5

0,041

0,009

0,025

6

0,051

0,021

0,036

7

0,051

0,021

0,036

8

0,045

0,011

0,028

9

0,046

0,012

0,029

10

0,028

-0,002

0,013

Визуализация результатов измерений

Вывод: Диапазон отклонений превышает 0,4 %. Логичнее присвоить данному манометру класс 0,6.

Оценка неопределенности для ступени давления 4,0 кгс/см2

Уравнение измерений

21

pсредн. pпоказ. pэталон средн. δpвариация показ.

δpпогр.нуля δpсходимость

.

 

Вычисления

1) Пределы основной допускаемой абсолютной погрешности эталона .

рэталон γэ 100p 0,0510016 0,008 кгс/см2

Ширина распределения 2∙Δрэталон = 0,016 кгс/см2.

Стандартная неопределенность при равномерном законе распределения погрешности

uэталон 2 э 0,016 0,00462 кгс/см2 2 3 2 3

2) Погрешность отсчета показаний поверяемого манометра (установки указателя на поверяемую отметку) в соответствии с МИ 2124 не должна превышать 0,1 цены деления. Тогда

q = 0,01 кгс/см2.

Ширина распределения 2∙q = 0,02 кгс/см2

Стандартная неопределенность, обусловленная отсчетом показаний поверяемого манометра,

uотсчет 22q3 0,2 023 0,00577 кгс/см2 .

3)

Стрелка манометра при нулевом избыточном давлении после

цикла калибровки находится на нулевой отметке.

Погрешность нуля 0 = 0.

 

 

 

 

 

 

4)

Стандартная неопределенность,

обусловленная вариацией

показаний

 

 

 

 

 

 

 

uвариация

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Р1-Р2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) Стандартная неопределенность, обусловленная сходимостью (повторяемостью) показаний

Р1-Р3

uповторяемость 2 3

Бюджет неопределенности для ступени давления 4,0 кгс/см2.

Величина

Наилуч-

Ширина

Распреде-

Стандартная

Коэффи-

Вклад в

Единица

 

Xi

шая

распределени

ление

неопреде-

циент

неопреде-

 

 

оценка

я

вероятностей

ленность

чувстви-

ленность

 

 

 

xi

2a

 

измерений

тельности

 

 

 

 

 

u(xi )

Сi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

показание

4,000

0,02

прямоугол.

0,00577

1

0,00577

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

эталон

3,979

0,016

прямоугол.

0,00462

-1

0,00462

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Погрешность

0

0

прямоугол.

0

1

0

кгс/см2

 

нуля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Сходимость

0

0,005

прямоугол.

0,00144

1

0,00144

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Вариация

0

0,009

прямоугол.

0,00260

1

0,00260

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

p

0,021

 

 

 

 

0,0080

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) Суммарная стандартная неопределенность

uc uэталон2 uотсчет2 uвариация2 uповторяемость2

0,004622 0,005772 0,00262 0,001442 0,0080 кгс/см2

.

7) Расширенная неопределенность калибровки

U= 2·uс = 2·0,0080 = 0,016 кгс/см2.

8)Диапазон отклонений

ǀǀ + U = 0,021 + 0,016 = 0,037 кгс/см2.

5.3. Результаты калибровки измерительного преобразователя давления с цифровым выходным сигналом

Калибруемый преобразователь:

23

диапазон измерений: 0…250 кПа;

ожидаемый диапазон отклонений (возможная максимальная погрешность): менее 0,1.

Рабочий эталон Калибратор давления Метран-504 Воздух-1. Класс точности 0,02.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление по объекту калибровки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рас-

 

 

 

 

 

Давлени

 

 

 

 

 

 

 

 

Погреш-

 

 

 

 

 

 

Р1↑

Р2↓

Р3↑

Р4↓

 

Среднее

 

ширенная

 

Диапазон

 

 

по

 

 

ность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кПа

кПа

кПа

кПа

 

значение

 

неопределен-

отклонений

 

 

эталону

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кПа

 

 

ность.

 

кПа

 

 

кПа

 

 

 

 

 

 

 

кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

0

0,02

 

0,02

0,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

25

 

24,97

25,05

 

24,96

25,04

25,01

 

0,01

 

0,048

 

0,058

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

50

 

49,95

50,08

 

49,94

50,07

50,01

 

0,01

 

0,076

 

0,086

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

75

 

74,94

75,12

 

75,01

75,14

75,05

 

0,05

 

0,1

 

0,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

100

 

99,93

100,054

 

99,94

100,11

100,01

 

0,01

 

0,094

 

0,104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

125

 

124,92

125,11

 

124,92

125,14

125,02

 

0,02

 

0,072

 

0,092

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

150

 

149,94

150,08

 

149,94

150,15

150,03

 

0,03

 

0,114

 

0,144

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

175

 

174,88

175,06

 

174,87

175,08

174,97

 

-0,03

 

0,121

 

0,151

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

200

 

199,9

200

 

199,86

200,04

199,95

 

-0,05

 

0,097

 

0,147

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

225

 

224,91

224,97

 

224,82

224,92

224,91

 

-0,09

 

0,0815

 

0,157

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

250

 

249,8

249,92

 

249,86

249,93

249,88

 

-0,12

 

0,088

 

0,208

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление

Предел

 

 

 

Сходи-

 

 

 

 

Расширенная

Диапазон

 

погреш-

Сходи-

Вариация

 

Вариация

Погреш-

 

 

 

по

мость,

 

неопределен-

отклоне-

 

эталону,

 

ности

мость,

 

кПа

%

 

%

 

ность,

 

ность,

 

ний,

 

эталона,

кПа

 

 

 

 

 

γ %

 

 

 

 

кПа

 

 

 

 

 

 

 

U %

%

 

 

 

кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0,02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

0,005

0,01

 

0,07

0,004

 

0,032

 

0,004

0,0192

0,0232

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

50

0,01

0,01

0,12

0,004

0,052

0,004

0,0304

0,0344

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

0,015

0,07

0,145

0,028

0,062

0,02

0,04

0,06

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

0,02

0,056

0,147

0,0224

0,0588

0,004

0,0376

0,0416

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

0,025

0,03

0,195

0,012

0,082

0,008

0,0288

0,0368

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

0,03

0,05

0,175

0,02

0,07

0,012

0,046

0,058

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175

0,035

0,02

0,185

0,008

0,078

-0,012

0,0484

0,0604

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

0,04

0,04

0,13

0,016

0,056

-0,02

0,0388

0,0588

 

 

 

 

 

 

 

 

 

225

0,045

0,07

0,08

0,028

0,032

-0,036

0,0326

0,0686

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

0,05

0,06

0,085

0,024

0,038

-0,048

0,0352

0,0832

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P/Pмах

 

 

 

γ - U

γ + U

γ

 

 

 

 

0,1

-0,0152

0,0232

0,004

 

 

 

 

0,2

-0,0264

0,0344

0,004

0,3

-0,02

0,06

0,02

 

 

 

 

0,4

-0,0256

0,0496

0,012

 

 

 

 

0,5

-0,0208

0,0368

0,008

 

 

 

 

0,6

-0,032

0,056

0,012

 

 

 

 

0,7

-0,0604

0,0364

-0,012

 

 

 

 

0,8

-0,0588

0,0188

-0,02

 

 

 

 

0,9

-0,0686

-0,0034

-0,036

 

 

 

 

1,0

-0,0832

-0,0128

-0,048

 

 

 

 

Визуализация результатов измерений

25

Вывод: диапазон отклонений не превышает 0,1 %.

Оценка неопределенности для ступени давления 150 кПа

Уравнение измерений

pсредн. = pпоказ. pэталон. + δpвариация + δpпогр. нуля + δpсходимость

Вычисления

2) Пределы основной допускаемой абсолютной погрешности эталона

э δэ 100p 0,02100150 0,030 кПа.

где δэ – предел допускаемой относительной погрешности рабочего эталона, численно равный классу точности.

2) Стандартная неопределенность при равномерном законе распределения погрешности

u

эталон

 

2

э

 

 

2 0,

03

0,0173 кПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

2

3

 

 

 

 

 

 

3)Разрешающая способность выходного сигнала калибруемого преобразователя q = 0,01 кПа.

4)Стандартная неопределенность, обусловленная разрешающей способностью выходного сигнала преобразователя

26

u

 

q

 

 

0,01

0,00289кПа.

 

 

 

 

 

 

q

2

3

2

3

 

 

 

5) Погрешность нуля

f0 = max{|p2,0 p1,0|,|p4,0-p3,0|} =

=max{|0,02 – 0|,|0,03 –0,02|} = 0,02 кПа.

6)Стандартная неопределенность, обусловленная погрешностью

нуля

uпогр.нуля 2f03 0,022 3 0,0058 кПа.

7) Вариация показаний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p

2,i

p

 

 

) ( p

p

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1,0

 

1,i

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

( p

4,i

p

3,i

) ( p

 

 

p

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,i

3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

( p

2,6

p

 

) ( p

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

1,i

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

( p

 

 

 

 

p

 

 

) ( p

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,0

 

3,6

 

3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(150,08 0) (149,94 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

(150,15 0,02) (149,94 0,02)

 

 

 

 

 

 

 

 

0,115кПа.

n = 2 – число циклов измерений; j = 6 – номер строки в таблице.

8) Стандартная неопределенность, обусловленная вариацией показаний

uвариация 2h3 0,1752 3 0,0505 кПа.

9) Сходимость (повторяемость) показаний

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p

p

) ( p

p )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,i

3,0

1,i

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b max

 

 

( p4,i p3,0 ) ( p2,i p3,0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( p

p

) ( p p

 

 

 

 

 

 

 

 

3,6

3,0

1,6 1,0

 

 

 

 

 

max

 

 

( p4,6 p3,0 ) ( p2,6 p1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(149,94 0,02) (149,94 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

(150,15 0,02) (150,08 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,07 кПа.

10)Стандартная неопределенность, обусловленная сходимостью (повторяемостью) показаний

uсходимость 2b3 0,2 073 0,0202 кПа.

Бюджет неопределенности для ступени давления 150 кПа

Величина

Наилуч-

Ширина

Распреде-

Стандартная

Коэффи-

Вклад в Единица

 

Xi

шая

распреде-

ление

неопреде-

циент

неопреде-

 

оценка

ления

вероятностей

ленность

чувстви-

ленность

 

 

 

 

 

измерений

тельности

 

 

 

xi

2a

 

u(xi )

Сi

 

 

 

 

 

 

 

1

Показание

150,03

0,01

Прямо-

0,00289

1

0,00289

кПа

 

 

 

 

угольное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Эталон

150

0,06

Прямо-

0,0173

-1

0,0173

кПа

угольное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Погрешность

0

0,02

Прямо-

0,0058

1

0,00577

кПа

 

нуля

 

 

угольное

 

 

 

 

4

Сходимость

0

0,07

Прямо-

0,0202

1

0,0202

кПа

 

 

 

угольное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Вариация

0

0,175

Прямо-

0,0505

1

0,0505

кПа

 

 

 

угольное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

p

0,03

 

 

 

 

0,0575

кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

11) Суммарная стандартная неопределенность

28

uc uэталон2 uq2 uпогр2 .нуля uвариация2 uсходимость2

0,01732 0,002892 0,00582 0,05052 0,02022 0,0571 кПа.

12)Расширенная неопределенность калибровки

U = 2·u = 2·0,0571 = 0,114 кПа (0,046 %).

13)Диапазон отклонений

ǀǀ + U = 0,03 + 0,114 = 0,144 кПа (0,058 %).

Контрольные вопросы

1.По каким признакам различаются методики калибровки средств измерений давления в соответствии EURAMET Calibration Guide N 17 и с DKD-R 6-1 08?

2.Перечислите операции калибровки средств измерений давления при разных требуемых значениях неопределенности калибровки в соответствии EURAMET Calibration Guide N 17.

3.В чем различается проведение операций поверки манометров

всоответствии с МИ 2124 и калибровки в соответствии с DKD-R 6- 1 0 для манометров класса точности грубее 0,6?

4.Перечислите операции калибровки средств измерений давления при различных значениях желаемой инструментальной

неопределенности калибруемых средств в соответствии

сDKD-R 6-1.

5.Что такое диапазон отклонений?

Приложение 1

29

Визуализация последовательностей калибровки в соответствии DKD-R 6-1 08 2019

30