塑料管材耐压试验机校准分析及不确定度评定

蔡岩

河北省计量监督检测研究院 河北 石家庄 050051

1 塑料管材耐压试验机校准分析

塑料管材耐压试验机是评定塑料管材耐压能力的专用设备，其性能和准确度直接影响着对塑料管材检验的质量[1]。

图1 塑料管材耐压试验机

因此，为保证塑料管材耐压试验机的准确可靠，使用机构应委托计量机构对其定期校准。塑料管材耐压试验机的校准依据为JJF1628-2017《塑料管材耐压试验机》国家校准规范，该规范于2017年12月26日实施，针对测量范围在25MPa以内的塑料管材耐压试验机进行校准，主要校准项目包括系统密封性、示值误差、设定点控制误差、绝缘电阻等。校准时需要配备的标准器主要包括标准数字压力表、计时器、可调式稳压装置、绝缘电阻表等[2]。其中计时器和绝缘电阻表使用常规设备即可，标准数字压力表需要根据试验机的工作范围进行选择，可调式稳压装置需要根据试验机的工作状况进行设计。一般要求可调式稳压装置需具备容积为(500～2000)ml的刚性容器及调压范围不小于±2%的调压装置，并可安全耐压至最大校准值且不发生泄露[3]。

下文将以此为例，分析此种方法校准塑料管材耐压试验机的测量不确定度。

2 塑料管材耐压试验机校准方法的测量不确定度分析

2.1 对管材耐压试验机示值误差的校准不确定度进行评定

依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的方法和要求进行。被校器和标准器的基本信息为：

被校塑料管材耐压试验机测量范围：(0～10)MPa，最小分辨力：0.001MPa；

标准数字压力表测量范围：(0～16)MPa，准确度等级：0.02级；

校准时环境温度21℃，相对湿度：52%，大气压：99.6kPa。

所使用的数学模型为：

对上式微分得到灵敏系数为：

此时，分析校准时不确定度的来源，主要有[4]：①测量重复性的影响；②被校试验机显示的分辨力的影响；③标准装置中的标准数字压力表引入的测量不确定度；④校准中当标准数字压力表与被校试验机传感器的取压口不在同一水平面时，形成的液柱差修正不完善造成的影响。

2.2 测量不确定度的评定

表1 测量重复性实验数据

各测量点重复性测量的不确定度由下式计算，计算结果见表2。

表2 测量重复性引入的不确定度

由于试验机显示仪表的分辨率引入的不确定度已经包含在测量重复性引入的不确定度中，所以由被测仪表引入的不确定分量：，见表2。

2.2.3 标准装置中的标准数字压力表引入的测量不确定度的评定。的评定。测量中当标准器与被测试验机传感器的取压口不在同一水平面时，形成的液柱差将造成测量误差[5]。该项测量误差可以通过人工干预得到消除和修正，当不能完全得到消除和修正时，造成测量误差对测量不确定度的贡献应充分考虑。

而本次测量中标准数字压力计的承压面与被测试验机传感器承压面之间通过人工干预后估计还有100mm的液柱差，该液柱差产生的测量误差为：

2.2.4 液柱差修正不完善引入的不确定度分量

液柱差产生的测量误差在测量范围内服从均匀分布。则液柱差引入的不确定度为：

2.3 合成标准不确定度评定

因各分量彼此独立，所以合成标准不确定度按下式计算，结果见表3：

表3 合成标准不确定度

各测量点扩展不确定度按(C.8)式计算，结果见表4：

表4 扩展不确定度

2.4 扩展不确定度的评定

2.5 测量不确定度报告

经分析，该台管材耐压试验机在测量点的测量结果和测量结果的测量不确定度见表5。

表5 各测量点的测量结果和测量结果的测量不确定度

3 结束语

整套标准装置由于刚性缓冲容器的加入，塑料管材耐压试验机的控压稳定性得到了增强，更贴近于正常检测状态。通过对校准结果的测量不确定度评定可见，其测量结果的扩展不确定度（k=2时），在整个测量范围内均小于测量上限的0.1%，校准结果满意，可被各计量机构作为校准塑料管材耐压试验机的标准方法使用。