輕柴油標準密度測量的不確定度評定

潘建軍 上海鐵路局上海機務(wù)段

油品檢測結(jié)果的準確與可靠性決定著使用者對油品質(zhì)量判斷的準確與否。然而，任何測量都是存在缺陷的，真值只是一個理想的概念，測量分析結(jié)果只能無限地去接近真值，這個參數(shù)就是測量不確定度。本文依據(jù)國家標準GB/T1884-2000《石油和液體石油產(chǎn)品密度測量法（密度計法）》對柴油密度測量過程進行不確定度評定，并采用國家計量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》所推薦的方法。

1 測量原理及數(shù)學模型

1.1 測量原理

把試樣轉(zhuǎn)移到溫度穩(wěn)定、清潔的密度計量筒中。用一片清潔的濾紙除去試樣表面上形成的所有氣泡。在整個試驗期間，環(huán)境溫度變化應(yīng)不大于2℃。將合適的密度計放入已調(diào)好溫度的試樣中，讓它靜止。當溫度達到平衡后，讀取密度計刻度讀數(shù)和試樣溫度。用石油計量表把觀察到的密度計讀數(shù)換算成標準密度。

1.2 測量設(shè)備的計量特性

(1)密度計：SY-10 型密度計，量程 800.0～850.0 kg/m3，其校準證書給出修正值為0 kg/m3，擴展不確定度為0.3 kg/m3，包含因子 k＝2。

(2)溫度計：玻璃酒精溫度計，量程 0～50℃，刻度間隔為0.1℃，其校準證書給出修正值如下表1（部分）。

表1 溫度計修正值（部分）

其擴展不確定度0.07℃，包含因子k＝2。

1.3 數(shù)學模型

被測量是輕柴油在20℃時的密度（即標準密度）。將溫度在t℃的測量密度值換算成20℃的標準密度，該方法的數(shù)學模型為 。 式中p20：20℃的標準密度，kg/m3；pt：在實際溫度（t℃）時測量的密度，kg/m3；y：石油密度溫度系數(shù)，（ kg/m3）/℃；t：測量時的溫度，℃。

2 測量不確定度來源分析

輕柴油密度測量不確定度主要來源有：(1)密度計讀數(shù)引入的標準不確定度分量；(2)溫度計讀數(shù)引入的標準不確定度分量；(3)密度計校準引入的標準不確定度分量；(4)溫度計校準引入的標準不確定度分量。

3 測量不確定度評定

3.1 A類不確定度評定

A類不確定度評定對象為讀數(shù)等隨機誤差產(chǎn)生的不確定度分量。具體方法是在重復性或再現(xiàn)性條件下測出n（一般為10）個測量結(jié)果，將這一系列數(shù)據(jù)代人貝塞爾公式即可求出試驗標準偏差，再利用公式求出平均值的標準偏差即為該觀測列的標準不確定度。

依據(jù)GB/T1884-2000《石油和液體石油產(chǎn)品密度測量法（密度計法）》，在相同條件下對同一輕柴油樣品進行10次密度測量，并換算成20℃時的密度（即標準密度）(見表2)。

表2 10次密度測量及換算值

根據(jù)上表可求出10次測量結(jié)果的平均值為826.2 kg/m3，用貝塞爾公式求出單次測量結(jié)果的試驗標準差為：

平均值偏差為：

3.2 溫度計校準引入的標準不確定度分量評定

測量使用的玻璃酒精溫度計，量程0～50℃，刻度間隔為0.1℃，其校準證書給出的修正值的擴展不確定度0.07℃，包含因子k＝2，該溫度計的校準不確定度為：

3.3 密度計校準引入的標準不確定度分量評定

測量使用的SY-10型密度計，量程800.0～850.0 kg/m3，其校準證書給出修正值擴展不確定度為0.3 kg/m3，包含因子k＝2，該密度計的校準不確定度為：

4 測量結(jié)果合成標準不確定度的計算

因為各變量互不相關(guān)，由不確定度計算公式計算合成標準不確定度：

5 擴展不確定度的計算

置信水平為95%的情況下，其擴展不確定度為：

6 報告結(jié)果及不確定表述

該輕柴油標準密度p20=832.5±0.3 kg/m3

7 結(jié)束語

經(jīng)過上述不確定度評定，一份完整的輕柴油檢測報告單上應(yīng)給出的20℃標準密度指標的數(shù)據(jù)為p20＝832.5 kg/m3，其擴展不確定度U＝0.3 kg/m3。那么很好理解該輕柴油檢測報告單所提供的信息是該輕柴油的20℃標準密度真值有95%的可能性落在p20＝832.5±0.3 kg/m3的區(qū)間范圍內(nèi)。