燃油加油機檢定裝置的不確定度分析

原秀麗

誤差主要來源于裝置誤差、人員誤差、方法誤差和環境誤差。下面用100L金屬量器檢定燃油加油機為例進行不確定度分析。

1.裝置誤差(來源于標準量器)

標準量器的不確定度u1表示;

按照JJG443—2006燃油加油機國家計量檢定規程的規定,燃油加油機的檢定設備是金屬量器,其容量為100L,標準量器的允許誤差必須小于加油機允許誤差的1/5。燃油加油機的允許誤差為±0.3%,故此選用三等(不確定度為0.5×10^-3)的金屬量器即可滿足檢定要求,但為了提高檢定結果的準確度,在運算過程中多數均選用二等量入式金屬標準量器,二等標準量器的總不確定度為2.5×10^-4,

故此:u₁=0.025%。

2.人員誤差(來源于標準量器的示值讀數)

讀數誤差的不確定度用u2表示;

如果指示裝置的分辨率為δx,則存在著等概率,對于分辨率小于δx的裝置,任何激勵都將給出同一示值,方差即為寬度δx的矩形概率的方差;u2=(δx)2/12,其標準不確定度u2=0.29δx。

金屬標準量器的最小分辨率δx,按規定不得大于金屬標準量器總不確定度的1/5,二等金屬標準量器的總不確定度為0.025% 所以讀數誤差的標準不確定度:

u₂=0.29δx

=0.29×(0.00025/5)=0.0000145

即:u₂=0.001%

3.方法誤差(標準量器的殘留量)

方法誤差的不確定度用u3表示;

按照檢定規程的規定,二等金屬標準量器使用時,當液體排空后,在滴流狀態下需等2min后關閉閥門再進行使用,以此達到每次使用時標準量器內液體殘留的一致程度。但在正常檢定過程中由于使用的人員的操作方法及等待時間的差異,避免不了要產生一定程度的誤差,經試驗得知100L標準量器的最大殘留量為±0.002L。

殘留量的標準不確定度:

u₃=0.002/100 =0.00002

u₃=0.002%

4.環境誤差(油品溫度的變化)

溫度引起標準器體積的不確定度用u4表示:

設燃油加油機計量器內的油溫為tJ(用油槍口處的油溫代替), 標準量器內的油溫為t_B。輸入到標準量器內的油品,在其各部位的溫度基本是均勻分布的。標準量器的材質是1鉻18鎳9鈦不銹鋼,其材質的體膨脹系數β=50×10^-6℃^-1,當油溫每變化1℃時,所引起標準量器體積變化的不確定度為:

u=β×(t_B-20)

=50×10-6×(21-20)

=0.00005

因檢定環境溫度的變化不能超過5℃,我們將其極限值定為5℃時:則u4=0.00005×5=0.00025,

即u₄=0.025%

5.計量標準裝置的誤差分析及總不確定度U

在燃油加油機的計量檢定裝置中,經過上述誤差分析已找出各項誤差的標準不確定度。以上四項誤差中的第1、2、3項誤差均為正態分布,第4項為均勻分布。四項中有三項為正態分布,一項為均勻分布,因此可近似為正態分布。于是,置信水平(概率)約為95%,其置信因子k=2。

現按擴展不確定度進行計算,擴展不確定度U又稱為總不確定度。他可用合成標準不確定度uc(y)乘以覆蓋因子(類似置信因子)k,即可得出:

該燃油加油機計量檢定裝置的擴展不確定度極為:

(編輯/永安)