【正文】 反映了隨機因素對測量結果產(chǎn)生的影響，例 如：被測對象發(fā)生的變化等；A/2項反映了數(shù)字壓力計自 身所帶來的標準不確定度分量，按照正態(tài)分布處理。每臺數(shù)字壓力計均規(guī)定了使用的環(huán)境條 件，在測量過程中，只要環(huán)境條件不超出數(shù)字壓力計所允 許的使用范圍，并且數(shù)字壓力計在有效的檢定周期內，則 可以不必考慮環(huán)境條件引起的不確定度分量。 (2) 數(shù)字壓力計作為被檢器具向上一級壓力標準進行量值溯源時的測量結果不確定度評定。當以相對合 成標準不確定度表示時，式（3）可變化為： （4）,2.3擴展不確定度U(p) 由于基于數(shù)學模型(2)被測量的測量結果為正態(tài)分布, 但不滿足中心極限定理,因此在大多數(shù)情況下取擴展因子 k=2,則擴展不確定度U(p)為,第三節(jié) 數(shù)字壓力計,1 概述 目前使用的數(shù)字壓力計按照使用功能可以分為 具有壓力控制功能的數(shù)字壓力計和僅僅具有測量 功能的數(shù)字壓力計。即在短時間內（重復性條件下） 連續(xù)重復測量若干次，然后用統(tǒng)計方法（例如貝塞爾法） 計算測量結果的實驗標準差，從而得到該不確定度分量的 標準不確定度。它的評定 采用標準不確定度的A類評定。形變量的大小決定于不同材料的軟管， 其大小可以通過大量的試驗獲得。 連接軟管形變對高度測量影響的標準不確定度μ(Δh5) 在以補償式遠離工作的液體壓力計中，通常用軟管 連接兩個容器，而其中一個容器可以上下移動。 對模擬值讀數(shù)不準引起的讀數(shù)高度不準的標準不確定度μ(Δh3) 對模擬值讀數(shù)不準主要體現(xiàn)在用標尺刻度的一起，在 用肉眼讀數(shù)時所引起的讀數(shù)的不確定度。這種體積變化會反應在液柱高度的變化上。需要具體情況具體分析。 液位高度差測量的標準不確定度μ(h1) 液體壓力計高度差的測量有很多種測量方式，有直接用標尺刻度的（包括各種形式的標尺：垂直的、旋轉的以及浮尺等），也有用激光、超聲、電容式傳感器等方法測量的。 h 為計算點海拔高度，單位是米（m） R 為地球半徑，等于6374000米 （3）實地測量法 在高準確度的測量中，前兩種方法無法滿足對較低測量不確定度的需要，因此需要對重力加速度進行實地測量。 （1）查表法 應用查表法得到的重力加速度值的不確定度由所引用 的圖表的數(shù)據(jù)決定，通常按均勻分布處理。 重力加速度的標準不確定度μ(g) 重力加速度的標準不確定度主要是指引用的重力加 速度值的測量不確定度。 由于溫度測量不準而導致的密度不準應由溫度測量裝 置的測量不確定度和相應的密度變化量確定。,工作介質密度的標準不確定度μ(ρ) 工作介質密度的測量不確定度主要包括引用密度值的標準不確定度μ(ρ1)和由于溫度測量不準而導致密度不準的標準不確定度μ(ρ2)。此不確定度 分量為B類標準不確定度，它是由所使用的參考標準的校 準證書、檢定證書或其他文件提供的數(shù)據(jù)、準確度的等級,包括極限誤差等數(shù)據(jù)決定的。而這部分在其數(shù)學模型中并 未體現(xiàn)。,2.液體壓力計不確定度分析 首先需要明確我們所作的液體壓力計的不確定度分析是 指在測量液體壓力計的過程中的整個測量結果所產(chǎn)生的不 確定度。 1.3液體壓力計數(shù)學模型的建立 考慮以上各輸入量對測量結果的影響，液體壓力計的數(shù)學模型可如下定義： （2.2） 式中：p被測壓力Pa ρ工作介質的密度kg/m3 g使用地點重力加速度m/s2 h液柱高度差m,h1液柱高度差示值m Δh1溫度變化導致工作介質膨脹或收縮引起液位高度的變化m Δh2溫度變化導致讀數(shù)標尺產(chǎn)生形變引起液位高度的變化m Δh3對模擬值讀數(shù)不準引起讀數(shù)高度的變化m Δh4儀器安裝不垂直引起液柱高度的變化m Δh5連接軟管形變對高度測量的影響（存在于補償式原理的液體壓力計中）m 在公式（2）的各輸入量中，ΔhΔhΔhΔh4 和Δh5的數(shù)學期望為零，在規(guī)定的測量條件下，由于這五 項的數(shù)值很小而在計算公式中常常被忽略。 1.液體壓力計測量不確定度數(shù)學模型的建立 1.1液體壓力計原理 液體壓力計即利用液柱自身重量產(chǎn)生的壓力與被測壓力平衡的原理而制成的壓力計，它基于流體靜力學原理，遵循流體靜態(tài)壓力基本方程: （2.1）,式中：p被測壓力Pa； ρ工作介質的密度kg/m3； g使用地點重力加速度m/s2； h液柱高度差m。在這幾種類型的液體壓力計中，無 論是采用補償式原理或是利用其傾角和面積比測量壓力， 其基本測壓原理都是U型壓力計的工作原理，即U型管兩 端液柱高度差重量產(chǎn)生的壓力與被測壓力相平衡，通過測,量液柱高度差，再根據(jù)流體靜態(tài)壓力方程而得到被 測壓力。另外，在微小壓力段的量傳標準也普遍采用液體壓力 計裝置。例 如：美國標準技術研究院（NIST）、英國國家物理實驗 室（NPL）、德國物理技術研究院（PTB）、法國物理 技術研究院（BNM/INM）意大利國家計量院（IMGC） 以及日本計量研究實驗室（NRLM）等國家的基準都為,以高純度汞為工作介質的液體壓力計，我國科技工作者也 于1987年建成一套液體壓力計基準裝置。液體壓力計由于其特定的工 作原理，即利用液柱自身重量產(chǎn)生的壓力與被測壓力平 衡，被廣泛地用于氣壓段壓力及微小壓力的測量。才能夠保證起始平衡法不對活塞有效面積產(chǎn)生大的影響。由此看出，這種方法對于活塞壓 力計的使用環(huán)境要求較高，而且對于活塞的材質以及類型 也有要求，要么就是針對不確定度要求不高的活塞壓力計 如果上述條件均得到滿足，那么上式可以轉化為： （1.29） 如果標準活塞與被校準活塞的砝碼密度相同，那么有： （1.30）,令: （1.31） 則: （1.32） 這就是我們規(guī)程中推薦的方法。 （1.27） （1.28） 如果采用起始平衡法，在平衡點p0, 我們可以將活塞表 面張力以及氣/液柱等的影響算進去，那么在下面的平衡 時，兩邊活塞上再增加砝碼，就有新的平衡: 其中，MS,MT為第i次平衡后，標準活塞和被校準活塞 上面增加的砝碼。 在校準時，一般在表壓模式下進行，所以，對于公式 （1.2），k=1, Pref=0。 在此方法中, 有兩種方式可以校準，一是全壓力平衡 法，稱為P法，也就是當二者平衡時，計算活塞產(chǎn)生的全 部壓力，令二者相等從而求得活塞有效面積；還有一種方 法叫起始平衡法，也稱為ΔP法。 活塞有效面積校準 對于活塞壓力計有效面積的校準，一般采用更高一等 級的活塞壓力計作為標準器。 4.2校準模型 直接壓力校準 直接壓力校準可以基于最簡單的公式：,（1.23） 其中，p1為標準活塞壓力計輸出壓力， p2為被校準活塞壓力計測得壓力。a項為相對方式表達，合 成時各不確定度分量采用相對標準不確定度。這樣,就成為如下方式: （1.22） 其中，b可以看成常數(shù)項。 3.壓力值的標準不確定度的合成 我們在考慮不確定度的合成時，可以按照一般的方和 根方法來合成。 或者，也可以使用高準確度的大氣壓力計測量大氣壓 力，此時u(Pref)為大氣壓力計的測量不確定度，可以從證 書上查得。取決于測量參考真 空的傳感器的準確程度以及參考真空的數(shù)值。,比如，對于準確度等級為0.005%的活塞壓力計，在 有效壓力范圍內，分辨率應該滿足0.0005%。 當然，也可以由生產(chǎn)廠家給出活塞的分辨率。一般來講， 對于活塞的有效壓力范圍，應該起碼滿足最大允差△的 10%。這樣，活塞軸線垂直度帶來的不 確度為: (1.21),如果用相對方式來表達，則： 可見，只要活塞的水平保持好，就可以將其影響降到 最低。如果θ為軸線傾斜角度,那么軸 線傾斜可能帶來的影響量為（1cosθ）p。 合成標準不確定度u(pH) 由于空氣密度和重力加速度的不確定度已經(jīng)在前面加 以 考慮，而且u(g)和u(a)的值遠遠小于另外兩項，所以 這里只考慮氣/液柱差不確定度 u(h)和介質密度的不確 定度 u (ρl)。,介質密度的不確定度 u (ρl) 如果介質是氣體，由于氣體的可壓縮性，所以應該考 慮氣體密度隨壓力的變化。當壓力輸出端或被測儀器的參考位置與其不同時，就需要我們進行氣/液柱修正。即： （1.18） 其中，h為氣、液柱高度，單位是米；ρl為介質密度；ρa為空氣密度?？梢娭亓铀俣戎档臏蚀_程度對于活塞壓力計不確定度影響之大。 如果使用實測或者廠家給出的張力系數(shù)，按照均勻分布處理就可以了。,但是，由于我們更常使用的是活塞有效面積值，所以公式可以轉化為： （1.16） 除水的表面張力系數(shù) 72.8mN/m外，一般液體的表面張力系數(shù)在（20～40）mN/ｍ,對于我們常規(guī)使用的測壓介質，其張力系數(shù)在30mN/ｍ左右，其不確定度主要由于溫度變化以及介質的不同而造成。 表面張力計