JJF 2167-2024 電阻真空變送器校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范JJF2167—2024電阻真空變送器校準規(guī)范CalibrationSpecificationforPiraniVacuumTransmitters2024-10-19發(fā)布2025-04-19實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2167—2024電阻真空變送器校準規(guī)范CalibrationSpecificationforPiraniVacuumTransmitters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→JJF2167—2024→ →→→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國壓力計量技術委員會主要起草單位:上海市計量測試技術研究院參加起草單位:云南省計量測試技術研究院中國測試技術研究院成都睿寶電子科技有限公司本規(guī)范委托全國壓力計量技術委員會負責解釋JJF2167—2024本規(guī)范主要起草人:許紅(上海市計量測試技術研究院)劉貝貝(上海市計量測試技術研究院)馮齊斌(上海市計量測試技術研究院)參加起草人:周瑩(云南省計量測試技術研究院)姚小兵(中國測試技術研究院)張海錠(中國測試技術研究院)賀良武(成都睿寶電子科技有限公司)JJF2167—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2引用文件 (1)3術語和計量單位 (1)3.1術語 (1)3.2計量單位 (2)4概述 (2)4.1原理 (2)4.2結構 (2)5計量特性 (2)6校準條件 (2)6.1環(huán)境條件 (2)6.2測量標準及其他設備 (2)7校準項目和校準方法 (3)7.1校準項目 (3)7.2校準方法 (3)8校準結果表達 (5)8.1校準記錄 (5)8.2校準證書 (5)8.3校準結果的不確定度評定 (5)9復校時間間隔 (5)附錄A校準記錄格式 (6)附錄B校準證書(內頁)格式 (8)附錄C電阻真空變送器測量不確定度評定示例 (9)附錄D歸一化計算方法 (12)JJF2167—2024ⅡJJF1071—2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計量術語及定義》、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》、JJF1008—2008《壓力計量名詞術語及定義》、GB/T3163—2007《真空技術術語》共同構成本規(guī)范制定的基礎性系列規(guī)范。本校準規(guī)范參照JJF1050—1996《工作用熱傳導真空計校準規(guī)范》、GB/T30434—2013《電阻真空計通用技術條件》、GB/T34873—2017《真空計與標準真空計直接比較校準》(Vacuumgauges—Calibrationbydirectcomparisonwithareferencegauge)、GB/T34876—2017《真空技術真空計與標準真空計直接比較校準結果的不確定度評brationsbydirectcomparisonwithareferencegauge)和ISO19685:2017(E)《真空技術 真空計皮拉尼真空計的規(guī)范、校準和測量不確定度》(Vacuumtechnology—Vacuum定,采用了其中的基本原則,對具體方法和技術指標進行了細化、補充和修改。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF2167—20241電阻真空變送器校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于測量范圍在(1×10-1~1×105)Pa及以內的電阻真空變送器的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T3163—2007真空技術術語GB/T34873—2017真空計與標準真空計直接比較校準(Vacuumgauges—Cal-ibrationbydirectcomparisonwithareferencegauge)(ISO3567:2011(E),IDT)ISO19685:2017(E)真空技術真空計皮拉尼真空計的規(guī)范、校準和測量不urementuncertaintiesforPiranigauge)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術語和計量單位3.1術語3.1.1電阻真空變送器Piranivacuumtransmitter利用加熱元件的熱傳導性能,通過電橋電路將壓力變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表,而且其輸出信號與壓力變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關系。3.1.2真空系統(tǒng)vacuumsystem由真空容器和產生真空、測試真空、控制真空等元件組成的真空裝置。[來源:GB/T3163—2007,5.1.1]3.1.3校準系統(tǒng)systemofcalibration校準真空計所用的真空系統(tǒng)。[來源:GB/T3163—2007,4.6.2]3.1.4校準室calibrationchamber向標準真空計和待校準真空計提供共同真空介質的真空室。[來源:GB/T34873—2017,3.9]3.1.5本底壓力basepressure氣體進入校準室之前,即開始校準前,校準室內的壓力值,或氣體進入校準室后關閉進氣閥門一定時間后的壓力值。[來源:GB/T34873—2017,3.17]JJF2167—202423.2計量單位電阻真空變送器的計量單位:輸入壓力的單位為帕斯卡(符號:Pa),或它的十進倍數(shù)單位;輸出電壓的單位為伏特(符號:V)。4概述4.1原理在一定的壓力范圍內,電阻真空變送器(以下簡稱變送器)內的氣體分子將熱量從加熱的熱絲傳導到室溫下的變送器外殼,分子帶走的熱量正比于分子密度,從而正比于壓力。溫度變化導致熱絲電阻變化,通過電橋電路測量,經(jīng)過一定的函數(shù)關系式轉換,最終間接地測量出壓力。4.2結構變送器主要由熱絲、電橋電路及變送器正常工作所需的全部電路組成。結構見圖1[ISO19685:2017(E),附錄A]。圖1電阻真空變送器結構示意圖5計量特性示值誤差。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度為(23±5)℃,校準過程中,環(huán)境溫度波動不超過±1℃。6.1.2環(huán)境相對濕度不大于85%。6.1.3校準設備周圍應無熱源、強電磁場和放射性源等外界干擾,且周圍不應有明顯的振動和氣體流動。6.2測量標準及其他設備6.2.1測量標準裝置標準裝置用于提供已知的壓力量值,通常為動態(tài)比較法真空標準裝置和靜態(tài)膨脹法真空標準裝置,如表1所示。其他壓力校準范圍和不確定度能夠滿足客戶校準要求的標準裝置也適用。JJF2167—202431min內壓力穩(wěn)定度不超過讀數(shù)的±2%;標準裝置采用靜態(tài)膨脹法的,校準室在1min中內的升壓不應大于被校變送器待校準壓力下限的2%。標準裝置的相對擴展不確定度應優(yōu)于客戶要求的校準不確定度。標準真空計推薦為:電容薄膜真空計、數(shù)字壓力計(絕壓)。表1標準裝置序號裝置名稱技術要求1動態(tài)比較法真空標準裝置測量范圍:0.1Pa~100kPa[電容薄膜真空計:MPE[電容薄膜真空計:MPE為讀數(shù)的±0.25%、數(shù)字壓力計(絕壓):0.01級]2靜態(tài)膨脹法真空標準裝置測量范圍:0.1Pa~100kPa不確定度:Urel為(3.0%~0.1%)(k=2)注:在標準裝置中給出的不確定度對應的是測量范圍的下限和上限。6.2.2其他設備其他配套設備見表2。表2配套設備序號儀器設備名稱技術要求用途1電壓表(或包含直流電壓功能的數(shù)字多用表)測量范圍:(0.1~10)VMPE:±0.01%用于測量輸出電壓信號2電離真空計測量范圍:(1.0×10-4~1.0×10-1)Pa不確定度:Urel=50%(k=2)變送器進行零點調整時測量參考壓力3直流電源測量范圍:(0~30)V測量用直流供電電源4溫度記錄儀或溫度計測量范圍:(0~50)℃分度值優(yōu)于0.2℃用于測量校準室及環(huán)境溫度5氮氣源氣體純度不低于99.9%提供校準用氣體注:根據(jù)客戶要求也可采用其他氣體。7校準項目和校準方法7.1校準項目示值誤差。7.2校準方法7.2.1校準前準備目視檢查變送器內部的清潔度;變送器銘牌應完整、清晰,并具有型號、編號、電JJF2167—20244源電壓、制造廠商名稱等信息;變送器零部件應完好無損,緊固件不得有松動和損傷現(xiàn)象;表面涂層應光潔、完好、無銹斑和霉斑。被校準變送器需在實驗室放置2h以上才可以進行校準,依據(jù)制造商的建議或客戶要求的方向(垂直、水平或任意,默認為垂直安裝)將被校準變送器安裝在如圖2或圖3所示的真空標準裝置的校準室上,連接被校準變送器的過渡管道應盡量短,按照產品說明書給被校準變送器正確接上直流電源,并在變送器的輸出端接上電壓表,按照獲得真空的操作程序對真空標準裝置進行抽氣。除非制造商另有規(guī)定,變送器在校準前預熱時間不應少于30min。圖2動態(tài)比較法真空標準裝置校準示意圖圖3靜態(tài)膨脹法真空標準裝置校準示意圖7.2.2示值誤差校準當校準系統(tǒng)本底壓力滿足變送器零點調整條件后,按照變送器的產品技術要求對變送器進行零點和滿量程調整。當校準系統(tǒng)穩(wěn)定度或升壓符合6.2.1要求后,開始校準。標準裝置以壓力由低到高的順序逐個建立所需要的校準點,分別記錄標準裝置的壓力值pind,std和變送器的實際測量電壓值ud。校準點應包括變送器測量范圍的上限值和下限值(或0.1Pa),其余各點在變送器被校準測量范圍內按對數(shù)均勻選取,每個數(shù)量級應不少于3個校準點;按照上述方法再進行第2次和第3次的測量,第2次和第3次測量的校準點應在第1次測量的校準點附近取值,兩者差值保持在±20%以內;測量點的選取也可與客戶協(xié)商確定。變送器第2次和第3次的測量結果需要根據(jù)標準值作歸一化處理,歸一化計算方法見附錄D,被校準變送器的實際測量值取歸一化后3次測量值的平均值。JJF2167—202457.2.3數(shù)據(jù)處理7.2.3.1理論計算值ustd的計算通式根據(jù)標準真空計的校準證書或膨脹比及所讀取的標準裝置的壓力值pind,std計算出校準室內的標準壓力值pstd,并依據(jù)產品說明書提供的壓力與電壓的函數(shù)關系式計算標準壓力值pstd所對應的理論計算值ustd,式(1)為被校準變送器理論計算值計算通式:式中:u=k·lgpstd+c式中:ustd—標準壓力值pstd所對應的被校準變送器校準點的理論計算值,V;pstd—標準壓力值,Pa;k、c—常數(shù),由變送器制造商提供。7.2.3.2被校準變送器3次測量平均值ud的計算公式:(2)式中:udi—被校準變送器第i次測量歸一化后的測量值,V;ud—被校準變送器3次測量平均值,V。7.2.3.3示值誤差Δu的計算公式:Δu=ud-uΔu=ud-ustd(3)Δu—被校準變送器的示值誤差,V;ud—被校準變送器的實際測量值,V。8校準結果表達8.1校準記錄格式見附錄A。8.2校準證書校準完成后,按照本規(guī)范出具校準證書。校準證書至少包括以下信息:“校準證書”標題;進行校準的實驗室名稱和地址;證書唯一性標識(如編號);客戶的名稱和地址;被校準變送器的明確標識;校準日期;技術規(guī)范名稱和代號;測量標準的溯源性和有效性說明;對校準規(guī)范偏離的說明(若有);校準證書簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;校準結果僅對被校準變送器有效的聲明;未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明;校準證書內頁格式見附錄B。8.3校準結果的不確定度評定校準結果的不確定度評定參照附錄C。9復校時間間隔建議復校時間間隔為1年。送校單位也可以根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。JJF2167—20246附錄A校準記錄格式客戶名稱:客戶地址:器具名稱:型號規(guī)格:出廠編號:生產廠商:環(huán)境溫度:環(huán)境濕度:校準用氣體:校準地點:校準日期:技術規(guī)范名稱及編號:標準器信息:校準結果:原始記錄:第1次測量第2次測量第3次測量標準壓力值pind,std/pstd()理論計算值ustd()實際測量值ud()標準壓力值pind,std/pstd()實際測量值ud()歸一化后的測量值u()標準壓力值pind,std/pstd()實際測量值ud()歸一化后的測量值u()JJF2167—20247數(shù)據(jù)處理:標準壓力值pstd()理論計算值ustd()實際測量值ud()實際測量值對應的壓力值pd()壓力示值相對誤差δ()示值誤差Δu()示值誤差Δu的擴展不確定度U()(k=2)安裝方向(垂直、水平、任意):為V):u=lgp+3.5,p=10u.;u=lgp+4,p=10uu=lgp+3.5,p=10u.;u=lgp+4,p=10u。壓力示值相對誤差計算公式×100%。JJF2167—20248附錄B校準證書(內頁)格式環(huán)境溫度:環(huán)境濕度:校準地點:校準結果:標準值被校準值誤差示值誤差Δu的擴展不確定度U()(k=2)標準壓力值pstd()理論計算值ustd()實際測量值ud()實際測量值對應的壓力值pd()壓力示值相對誤差δ()示值誤差Δu()校準用氣體:安裝方向(垂直、水平、任意):電壓與壓力轉換公式:壓力示值相對誤差計算公式×100%。JJF2167—20249附錄C電阻真空變送器測量不確定度評定示例C.1測量模型和靈敏系數(shù)C.1.1電阻真空變送器示值誤差的測量模型-(k·lgp+c)(C.1)Δu—被校準變送器的示值誤差,V;ud—被校準變送器的實際測量值,V;ustd—標準壓力值pstd所對應的被校準變送器校準點的理論計算值,V;pstd—標準壓力值,Pa;k、c—常數(shù),由變送器制造商提供。C.1.2靈敏系數(shù)C.2不確定度評定由公式(C.1)推出電阻真空變送器測量結果的合成標準不確定度為uc(Δu),按公式(C.2)計算:(C.2)式中:uc(Δu)—被校準變送器示值誤差的合成標準不確定度;u(ud)—被校準變送器實際測量值的測量標準不確定度;u(pstd)—壓力標準裝置引入的標準不確定度;k—常數(shù),由變送器制造商提供。C.2.1輸入量ud的標準不確定度位數(shù)。C.2.1.1電壓表引入的標準不確定度u1(ud)可按10V擋MPE±0.01%均勻分布估計,或按照校準證書引入。C.2.1.2測量重復性引入的標準不確定度u2(ud)對被校準變送器進行三次重復測量,取歸一化后的平均值作為測量結果,按JJF1059.1—2012要求,在測量次數(shù)較少時采用極差法計算標準不確定度,該項標準不確定度按公式(C.3)計算:(C.3)JJF2167—202410式中:s(ui)—被校準變送器單個電壓測量值的實驗標準偏差,V; s(u)—被校準變送器測量平均值的實驗標準偏差,V;umax—重復測量列中的最大值,V;umin—重復測量列中的最小值,V;3(u)電壓表讀數(shù)一般取兩位或三位小數(shù),當實際測量電壓值讀數(shù)取兩位小數(shù)時,需考慮四舍五入引入的讀數(shù)誤差,按舍取的最大值0.005V均勻分布估計。C.2.2輸入量pstd的標準不確定度pstd的標準不確定度主要來源于壓力標準裝置,同時需考慮校準室容器內氣體的不均勻性、容器幾何尺寸等引起的壓力波動而引入的不確定度。當以電容薄膜真空計作為標準真空計時,需考慮電容薄膜真空計的年穩(wěn)定性引入的不確定度。若校準時壓力點的穩(wěn)定度不能滿足要求,按照標準裝置(pstd1)—待校準變送器—標準裝置(pstd2)的順序記錄讀數(shù),則需要按照公式(C.4)估算該項不確定度:p1-p2(C.4)注:u(pels,std)是u(pstd)中的一項附加分量。C.2.2.1壓力標準裝置的不確定度分量u1(pstd)根據(jù)裝置建標報告引入。C.2.2.2因校準室容器內氣體的不均勻性、容器幾何尺寸等引起的壓力波動而引入的,電容薄膜真空計年穩(wěn)定性引入的不3)=0.2%估計。以比較法真空標準裝置為例,在1.00Pa壓力點對電阻真空變送器進行校準,不確定度評定如下。(C.1被)。校準變送器理論計算值計算公式:ustd=1.286×lgpstd+3.572,測量模型見公式1.5%(k=2),則依據(jù)電容薄膜真空計校準證書,在標準壓力1.00Pa處修正因子fc=1.5%(k=2),則壓力標準值1.00Pa,被校準變送器實際測量值分別為3.60V、3.58V、3.59V,則:JJF2167—202411=-0.5585V/PaC.3合成標準不確定度的計算C.3.1電阻真空變送器的不