数字与补偿式微压计平行对比实验与分析

数字与补偿式微压计平行对比实验与分析

 1 引言 目前，我省风检定系统的标准器是微差压计， 微差压计又分为补偿式微压计和数字式微压计。 通过对数字式微压计与补偿微压计在风洞内进行 对比实验，对其结果进行综合分析和研究，表明数 字微压计具有更高的准确性和可靠性。

2 实验用标准及设备 实验用标准及设备包括HDF一500型回路低 速风洞、二等补偿式微压计、数字微压计、二等皮 托静压管、空盒气压表、温度计、湿度计等。

3实验项目和方法
3．1实验项目 包括仪器零点变化和测量结果的不确定度分 析两项。
3,2实验方法 按照 EM6型轻便三 风速表溯耀中雪 之没 定 ，风速 及『I 1、5、10、20、25、28、30rn／s。 每个试验风速点调整好后须稳定1分钟后才能读 取试验数据。 为确保试验数据的可靠性，用三通和胶管将 皮托管、数字微压计、补偿微压计连接，让补偿和 数字微压计同时感应皮托管输出的实测风压值 (如图1)。 试验时，自动采集数字微压计的实测风压值， 以每分钟30次数据的平均值作为风速点的动压 值，读取补偿微压计的读数的最大和最小值，以最 大和最小值的平均值作为该风速点的实测风压 值。

4试验结果的不确定度分析
4．1 A类标准不确定度评定 在试验中我们共对8个流速点进行了9组试 验。下面取5、20、30三个流速点进行不确定度的 A类评定。 合并样本的标准偏差为： UA= U。A= ： 0．474％ = 0．509％ 说明，m为检定点数，用计算出的各检定点的 算术平均值的标准偏差除以该点的风速值x 100％，转化为相对标准偏差为0．474％和0509％。
4．2 B类不确定度的评定 B类不确定度的评定主要来源于标准皮托静 压管、数字微差压计、风洞流场的不稳定性(不均 匀性)、流场紊流度、计算机数据处理时的修约误 差等。 图1试验测 【，J 意图
4．2．1由标准皮托管校准系数引入的不确定分量 根据国家气象计量站风洞实验室的试验结 果，该项误差不超过0．5％，按均匀分布，取置信因 子k=1．732，其相对标准不确定度为： UB1=0．5％／1．732=0．289％
4．2．2皮托管静压管安装偏斜引入的不确定度分 量 皮托管的总压孔应正对气流来向，但在实际 测量过程中，存在安装和操作的随机性，安装时不 可能与气流来向绝对一致，总压孔偏离气流的来 向，致使皮托管输出的实测风压产生误差。由国家 流量测量标准ISO3966可知，当气流与皮托管总 压孔的偏斜角度在3。时(最大估计)，所引起的皮 托管的实测风压相对标准不确定度为： UB2：0-3％
4．2．3风洞试验段流场不均匀性引起的不确定度 分量 根据HDF一500型低速风洞实验段气流不均 匀性的检定结果，其流速不均匀性标准相对偏差 未超过1．0％，其误差按正态分布，取置信因子 K=3，由流场流速不均匀性引起的相对标准不确 定度为： UB3=1．0％／3=0．334％
4．2．4风洞试验段流场的紊流度引入的不确定度 分量 根据HDF一500型低速风洞的技术指标，其试 验段气流紊流强度在0．5％以内，它所产生的误差 呈均匀分布，取置信因子K=I．732，由流场的紊流 度引入的相对标准不确定度为： UB4=0．5％ ／1．732=0．289％
4．2．5计算机数据处理时的修约误差引入的不确 定分量 检定过程中，计算机自动采集数字微压计输 出的实测风压值，并保留一位小数，其修约误差最 大为0．05％。修约误差呈正态分布，取置信因子， 则有数字修约误差所引入的相对标准不确定度分 量为： UB5：0．05％／1．732=0．029％
4．2．6数字微差压计i贝0量误差引入的不确定度分 量 从技术资料中可知数字微压计的最大允许误 差为0．8Pa，随着风速的增加，差压值增大，其影响 的量值越小。相反，随着风速的降低，差压值越小， 相对误差值变大。为保汪在一定的测量范围内，测 量结果有一个可以接受的准确度，分别取5m／s、 20m／s、30m／s不同风点计算。低速段选择5m／s作 为测量范围的下限风速，5n~ts的相当风速，其相 应的实测风压为15．3Pa，在该风速点，实测风压 值的最大相对误差为0．8／l5．3=5．2％，服从正态分 布规律，取置信因子，其相对标准不确定度为 5．2％／3=1．73％ ；同理20m／s时，相对标准不确定度 为0．1l％；当流速为30m／s时，相对标准不确定度 为0．05％；为确保安全提高分析数据的可信度，微 压计引入的不确定度分量选最大值： UB6：5．2％ ／3=1．73％ 本站使用二等补偿式微压计，其最大允许误 差为0．8Pa，利用上述求数字微压计不确定度最大 值的方法，得到补偿式微压计引入的不确定度为： U B6=1．83％ 根据B类不确定度分量，求B类合成相对标 准不确定度为： u嘴：,~—2—2——2—2 2 2 = V 0．289+0．3+0．334+0．289+0．029+1．73 = 1．879％ Ut嘴： —2— 2— —2 2 2 =V 0．289 +0．3 +0．334 +0．289+1．83 = 1．928％ 4．2．7合成相对标准不确定度 Uc=、／u：+u：合：Vo．474。+1．879‘=1．938％ ut ：～T ／~uT!A十U 2 t 2 ： ：1． 994％ 4．2．8 求扩展不确定度 因合成相对标准不确定度一般服从正态分 布，取置信因子扩展不确定度为： U=kUc=2×1．938％=3．876％ ’ U’=kU’c=2× 1．994％=3．988％

5结论 在试验中，数字微压计零位变化最大值为+0． IPa，其不确定度优于补偿式微压计。 综合分析表明，数字微压计的技术指标符合 二等微压计的使用要求(二等微压计检定规程规 定：示值的最大允许误差为±0．8Pa，零位变化最 大为土0．3Pa)。可以作为二等微压计代替目前普 遍使用的补偿式微压计。