淺談水表檢定中的數(shù)據(jù)處理

趙蕾榮

中國(guó)石化集團(tuán)公司勝利石油管理局 供水公司水質(zhì)檢測(cè)中心 （山東 東營(yíng) 257000）

淺談水表檢定中的數(shù)據(jù)處理

趙蕾榮

中國(guó)石化集團(tuán)公司勝利石油管理局 供水公司水質(zhì)檢測(cè)中心 （山東 東營(yíng) 257000）

測(cè)得值有準(zhǔn)確數(shù)和近似數(shù)之分。準(zhǔn)確數(shù)就是客觀存在的，有些是理論和定義中的數(shù)，如三角形的內(nèi)角和是180度中的“180”。而近似數(shù)是由可靠數(shù)和不可靠數(shù)組成。這些近似數(shù)包括：所有測(cè)得值和測(cè)量結(jié)果；經(jīng)過(guò)修約后的任何數(shù)值；經(jīng)測(cè)定得到的物理常數(shù)；等截取到一定位數(shù)時(shí)。

在測(cè)量過(guò)程中，任何測(cè)量的準(zhǔn)確度都是有限的，我們只能以一定的近似值來(lái)表示測(cè)量結(jié)果。因此，測(cè)量結(jié)果數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確度就不應(yīng)該超過(guò)測(cè)量的準(zhǔn)確度，如果任意地將近似值保留過(guò)多的位數(shù)，反而會(huì)歪曲測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性。在測(cè)量和數(shù)字運(yùn)算中，確定該用幾位數(shù)字來(lái)代表測(cè)量值或計(jì)算結(jié)果，是一件很重要的事情。任何儀器都有一定的讀數(shù)分辨率。在讀數(shù)分辨率以下，被測(cè)量的數(shù)值是不確定的。因此，所有讀數(shù)都只需讀到能分辨的最小單位。

1 被測(cè)量的獲取

0.2 級(jí)水表檢定裝置，是屬于分段計(jì)量的。當(dāng)測(cè)量范圍是DN（15～25）mm時(shí)，兩個(gè)工作量器的最大體積分別是103L和20.6L（中間值10.3L）。所對(duì)應(yīng)的工作量器標(biāo)尺的分度值分別是 0.1L、0.02L和0.01L。水表應(yīng)對(duì)常用流量、分界流量和最小流量三個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行檢定，每個(gè)流量點(diǎn)檢定時(shí)的用水量分別為100L、20L和10L，檢定完畢進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，被測(cè)量值的可靠數(shù)分別是小數(shù)點(diǎn)后一位、兩位和兩位。

在JJG162-2009《冷水水表》中規(guī)定，檢定標(biāo)尺的分格值應(yīng)足夠小，以保證水表的分辨力：對(duì)于1級(jí)水表，不超過(guò)最小流量Q1下流過(guò)1.5h的實(shí)際體積值的0.25%；對(duì)于2級(jí)水表，不超過(guò)該體積值的0.5%。

例如，測(cè)量范圍為DN(15～25)mm的水表檢定裝置，檢定一塊DN15mm的2級(jí)水表，在最小流量31.25L/m3下，流過(guò)1.5h的實(shí)際體積值的50%，檢定標(biāo)尺的最小分度值應(yīng)為0.2L。而目前0.2級(jí)的水表檢定裝置的最小分度值是0.01L，滿足檢定規(guī)程的要求。

當(dāng)首位元件連續(xù)顯示時(shí)，允許每次讀數(shù)誤差不超過(guò)最小標(biāo)尺分格間距的一半。當(dāng)首位元件斷續(xù)顯示，允許每次讀數(shù)誤差為一個(gè)數(shù)字。

在進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，應(yīng)讀取工作量器的液位凹面距離標(biāo)尺分格間距最近的刻度。使讀數(shù)誤差小于最小分度值的一半，這樣就使得保留小數(shù)點(diǎn)最末的一位數(shù)字變?yōu)榻茢?shù)。

在讀取被測(cè)量值時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)讀取有小數(shù)點(diǎn)位數(shù)不足的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)整分度值或讀數(shù)的末位是零時(shí)，不足“0”或丟失“0”，這種讀取方法是不正確的，小數(shù)點(diǎn)后從第一個(gè)不為零得數(shù)算起，后面的“0”不可以隨便添加和臆造，因?yàn)槠浞从沉藴y(cè)量準(zhǔn)確度（見(jiàn)圖1）。

從圖1中可以看到，當(dāng)液位線的凹面指向標(biāo)尺刻度時(shí)，不論工作量器的液位接近整刻度線（10或100），還是接近分刻度線，讀取被測(cè)量值小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)應(yīng)與最小分度值小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)相對(duì)應(yīng)。并且讀數(shù)誤差小于最小分度值的一半，滿足JJG162-2009《冷水水表》的要求。

2 數(shù)據(jù)處理

0.2 級(jí)水表檢定裝置的擴(kuò)展不確定度是0.2%，目前常用水表的準(zhǔn)確度等級(jí)是2級(jí)，其誤差是用相對(duì)誤差來(lái)表示的。在JJG162-2009《冷水水表》中規(guī)定，在水溫0.1～30℃范圍內(nèi)，水表的最大允許誤差在高區(qū)（Q2≤Q≤Q4）為±2%，低區(qū)（Q1≤Q＜Q2）為±5%。水溫超過(guò)30℃時(shí)，水表在高區(qū)的最大允許誤差為± 3%，低區(qū)仍為±5%。

水表最大允許誤差的有效數(shù)字的位數(shù)是一位，技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，在通常情況下，合成不確定度和擴(kuò)展不確定度最多為兩位有效數(shù)字。但保留一位有效數(shù)字時(shí)，可能導(dǎo)致很大修約誤差，特別是當(dāng)?shù)谝晃挥行?shù)字較小時(shí)。

例如：水表在常用流量、分界流量和最小流量的檢定誤差值分別為0.24%、1.36%和3.48%。如果保留一位有效數(shù)字，其修約后的讀數(shù)為0.2%、1%和3%，修約誤差為0.04%、0.36%和0.48%，修約誤差分別是測(cè)量結(jié)果不確定度的20%、36%和16%；如果保留兩位有效數(shù)字，其修約后的讀數(shù)為0.24%、1.4%和3.5%，修約誤差為0.00%、-0.04%和-0.02%，修約誤差分別是測(cè)量結(jié)果不確定度的0.0%、-2.86%和0.57%。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)修約時(shí)，當(dāng)被舍棄數(shù)小于五時(shí)則舍去；大于五時(shí)則進(jìn)一；當(dāng)被舍棄得數(shù)恰巧等于五時(shí)，要看被舍棄的數(shù)前面是偶數(shù)還是奇數(shù)，是奇數(shù)者進(jìn)一，是偶數(shù)則棄而不計(jì)，遵守偶舍奇入的規(guī)則。如將誤差值1.245%和1.235%取為三位有效數(shù)字時(shí)，則分別記作1.24%和1.24%，對(duì)測(cè)量結(jié)果的修約，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3101-1993《有關(guān)量、單位和符號(hào)的一般原則》的規(guī)定進(jìn)行，不允許連續(xù)修約。

3 結(jié) 論

不確定度一般保留1～2位有效數(shù)字，當(dāng)修約前第一位有效數(shù)字為1或2時(shí)，測(cè)量結(jié)果的不確定度應(yīng)取兩位有效數(shù)字；3或以上時(shí)，可用一位或兩位有效數(shù)字。

在計(jì)算測(cè)量結(jié)果不確定度的過(guò)程中，中間結(jié)果的有效位數(shù)可比測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)多一位，這樣對(duì)評(píng)定測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量影響不大。

黃永場(chǎng)

2011-03-30