導(dǎo)讀：0.02級活塞式壓力計測量不確定度的評定。檢測機(jī)構(gòu)、校準(zhǔn)實(shí)驗室以及生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗環(huán)節(jié)作為壓力標(biāo)準(zhǔn)器。 

　　1 概述 

　　活塞式壓力計是基于流體靜力學(xué)平衡原理、帕斯卡定律測量壓力的高精度壓力測量儀器設(shè)備。主要由活塞組件、專用砝碼和加載造壓裝置等組成。加放于活塞承重盤上的砝碼及活塞本體的重力，作用在活塞筒內(nèi)可以垂直升降、自由轉(zhuǎn)動的活塞桿上，產(chǎn)生的壓力與被測壓力相平衡，就能精確測量被測壓力。因工作介質(zhì)不同（可為氣體或液體），還可以有很寬的壓力測量范圍，廣泛應(yīng)用于小壓力、中壓力、高壓力、甚至超高壓力的測量。 

　　2 不確定度評定 

　　2.1 測量方法 

　　將活塞式壓力計與標(biāo)準(zhǔn)活塞式安裝在校驗器上，調(diào)節(jié)好活塞系統(tǒng)水平及其垂直度，根據(jù)流體靜力學(xué)平衡原理及帕斯卡定律，用直接測量法進(jìn)行壓力測量，從而測得被檢壓力值。 

　　2.2 數(shù)學(xué)模型： 

　　式中：F-活塞及所加砝碼在重力場中產(chǎn)生的力 

　　A-活塞有效面積； 

　　式中：m-專用砝碼質(zhì)量；g-重力加速度；-空氣密度；-砝碼密度；-流體的表面張力系數(shù)；C-活塞的周長；-活塞桿和活塞筒之間的摩擦力，表現(xiàn)為活塞的靈敏閾；-活塞組件在零壓和20℃下的有效面積；、-活塞桿和活塞筒的線性膨脹系數(shù)；t-活塞組件溫度；P-工作壓力； 

　　實(shí)際使用活塞式壓力計精密測量壓力時，還須考慮其它因素的影響量。如壓力測量取壓點(diǎn)至活塞下端面的距離h引入的液（氣）柱差修正項，當(dāng)測量點(diǎn)高出活塞低端時h為負(fù)，反之為正，為測壓介質(zhì)密度；測量絕壓時，還須引入真空罩中參考真空（當(dāng)測量表壓時為零），故要求較高的情況下活塞式壓力計測量壓力表達(dá)式如下式： （5） 

　　2.3 不確定度的來源 

　　2.3.1 專用砝碼質(zhì)量引入的不確定度分量； 

　　2.3.2 重力加速度引入的不確定度分量； 

　　2.3.3 空氣密度引入的不確定度分量； 

　　2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量； 

　　2.3.5 活塞組件溫度引入的不確定度分量； 

　　2.3.6 活塞軸線與重力方向的夾角引入的不確定度分量； 

　　2.3.7 壓力形變系數(shù)引入的不確定度分量； 

　　2.3.8 液柱差測量誤差引入的不確定度分量； 

　　2.4 測量不確定度評定 

　　以量程為（0～0.6）MPa活塞式壓力計為例，各輸入量及靈敏系數(shù)見表1： 

　　2.4.1 專用砝碼質(zhì)量引入的不確定度 

　　依據(jù)規(guī)程，0.02級活塞式壓力計專用砝碼質(zhì)量的最大允許誤差為±0.008%，服從均勻分布，則不確定度為 

　　2.4.2 重力加速度引入的不確定度 

　　重力加速度可以通過直接測量得到，南京重力加速度為9.7949m/s2，重力加速度最大允許誤差為0.00005m/s2，服從均勻分布，則： 

　　由壓力對重力加速度的靈敏系數(shù)為：0.1s2/m，可得重力加速度引入不確定度為： 

　　2.4.3 空氣密度引入的不確定度 

　　對于低海拔地區(qū)，空氣密度取1.2kg/m3，一般空氣密度變化在，服從均勻分布，則空氣密度不確定度為： 

　　壓力對空氣密度的靈敏系數(shù)為： 

　　則由空氣密度引入的不確定度為： 

　　2.4.4 標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度 

　　由活塞式壓力計檢定規(guī)程可知，0.02級標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計有效面積最大允許誤差可認(rèn)為是正態(tài)分布則： 

　　壓力對有效面積的靈敏系數(shù)為： 

　　2.4.5 活塞組件溫度引入的不確定度 

　　依據(jù)規(guī)程，0.02級活塞式壓力計活塞溫度變化范圍為1℃，服從均勻分布，則溫度t的不確定度為： 

　　碳化鎢線性溫度膨脹系數(shù)為，活塞與活塞筒材料均為碳化鎢，則壓力對溫度的靈敏系數(shù)為，則活塞組件溫度引入的不確定度為： 

　　2.4.6 活塞軸線與重力方向的夾角引入的不確定度 

　　依據(jù)規(guī)程，0.02級活塞式壓力計活塞軸線偏離垂直方向角度應(yīng)小于2分，服從均勻分布，則不確定度為： 

　　壓力對活塞軸線偏離垂直方向夾角靈敏系數(shù)為：。 

　　則活塞軸線與重力方向的夾角θ引入的不確定度為： 

　　2.4.7 壓力形變系數(shù)引入的不確定度 

　　碳化鎢活塞壓力形變系數(shù)為，服從均勻分布，則不確定度為。 

　　活塞壓力計測量上限為0.6MPa，則由壓力形變系數(shù)引入的不確定度為： 

　　2.4.8 液柱差引入的不?_定度 

　　液柱差的影響以小量程液體活塞壓力計最為明顯，測量上限為0.6MPa活塞式壓力計一般確定活塞位置差不確定度可達(dá)2mm，服從均勻分布，則不確定度為： 

　　由0.6MPa活塞式壓力計工作壓力下限不大于0.04MPa，壓力對液柱差的靈敏系數(shù)為：。 

　　則由液柱差引入的不確定度為 

　　2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表 

　　2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 

　　以上各分量互不相關(guān)，在不確定度合成中貢獻(xiàn)小于1/10，忽略不計，則： 

　　（22） 

　　2.7 擴(kuò)展不確定度評定 

　　取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為 

　　結(jié)論 

　　0.02級活塞式壓力計一般作為區(qū)域計量單位的最高標(biāo)準(zhǔn)，起著量值溯源和傳遞的作用。其不確定度評定過程較為復(fù)雜，不確定度來源需考慮齊全，計算時應(yīng)注意量綱、單位制的統(tǒng)一，以保證評定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。對于其它量程0.02級活塞式活塞式壓力計的不確定度評定可參考本方法。