水龍頭流量測試設備流量計校準的不確定度評定＊

廖榮華 商 蓓 趙海煒

（1路達（廈門）工業有限公司 福建 廈門 361022）（2中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 陜西 咸陽 712000）

水龍頭流量測試設備流量計校準的不確定度評定＊

廖榮華1商 蓓2趙海煒1

（1路達（廈門）工業有限公司 福建 廈門 361022）（2中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 陜西 咸陽 712000）

分析水龍頭流量測試設備流量計校準的不確定度影響因素，通過建立數學模型以及計算流量計校準中的不確定度分量，確定總的不確定度，最終得到流量計的不確定度。

流量測試設備 數學模型 流量計校準 不確定度

前言

流量要求是水龍頭重要的技術指標，在GB 18145－2003《陶瓷片密封水嘴》和QB 1334－2004《水嘴通用技術條件》中均明確規定。流量測試設備常用的速度式流量計準確與否直接影響到測試結果。根據GB/T 17025－2008《檢測校準實驗室能力的通用要求》和ISO/IEC 17025《檢測校準實驗室能力通用要求》標準中規定，衛浴產品檢測機構或生產商在申請國家實驗室的認可過程中，校準或自校準實驗室應該有能力對所有的結果進行不確定度的評定。

1 不確定度的評定目的

在水龍頭流量測試過程中，流量計校準的不確定度對流量的檢測結果影響很大，根據ISO/IEC 17025《檢測校準實驗室能力通用要求》規定，對測量設備除非已經證實校準帶來的貢獻對檢測結果總的不確定度幾乎沒有影響，否則應確保所用設備能夠提供所需的不確定度的測量。因此，我們需要計算流量計校準的不確定度。

2 流量校準原理

根據JJG 198－1994《速度式流量計檢定規程》要求對流量計進行校準。

3 建立數學模型

數學模型可以以相對示值誤差的形式給出：

式中：EL——相對示值誤差；

Ki——每個檢定點平均儀表系數，（m3）－1或L－1；

K0——流量計的儀表系數，（m3）－1或L－1。

4 不確定度的來源

被校準流量計示值不確定度urel（EL）由下列不確定度構成：

1）被校準流量計重復測量引起的不確定度分量urel1（F1）。

2）環境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）。

3）流量標準裝置引起的不確定度分量urel（B），分別由以下構成：①標準裝置計時器引起的不確定度S1；②標準裝置電子稱（衡器）引起的不確定度S2；③標準裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5。

4）大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）。

5）密度計測量引起的不確定度分量urel（ρ）。

5 不確定度分量評定

5.1 校準時重復測量性引起的不確定度分量urel1（F1）

為了獲得重復性測量的不確定度，用標準裝置對被校準流量計示值誤差最大點20L/min點，進行10次獨立測量，測試數據見表1。

表1 流量測試數據

平均值：

實驗標準差：

A類相對不確定度

5.2 環境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）

根據JJG 198－1994規程，流量標準裝置與被檢流量計間溫度、壓力的差異引起的單位流體體積的變化量小于流量計準確度的1/10時，溫度不會對校準帶來影響，不確定度可以忽略不計。

5.3 流量標準裝置引起的不確定度分量urel（B）

5.3.1 標準裝置計時器引起的不確定度S1；

查計時器的技術資料可知，精度0.001 s計時器的容許誤差為±0.2%，流量計校準時定時60s，60s點的允許誤差即半寬±0.2%×60＝±1.2s，不確定度均勻分布，其包含因子，則計時器引入的不確定度分量S1為：

不確定度類型：B類不確定度。

5.3.2 標準裝置電子稱（衡器）引起的不確定度S2

查電子稱的校準記錄可知，電子稱量20kg的擴展不確定度U＝4.9g，k＝2，則由電子稱帶來的不確定度為：

不確定度類型：B類不確定度。

5.3.3 標準裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5

設裝置一次測量最短時間為60s。將流量調到換向器檢定流量（最大流量、常用流量和最小流量下進行），穩定10min。操作換向10次，分別將換入和換出時間記作t入和t出，測量結果如表2、表3所示（不確定度中最大的一組）。

表2 換向器換入時間

表3 換向器換出時間

t入平均值：

t出平均值：

A類相對標準不確定度：

B類相對標準不確定度：

5.4 大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）

由電子稱的校準記錄可知，大氣壓力表擴展不確定度U＝0.2kPa，k＝2，則由大氣壓力表帶來的不確定度為：

不確定度為：u（D）＝U/k＝0.1

相對不確定度為：urel（D）＝u（D）/101×100%＝0.099%

5.5 密度計測量引起的不確定度分量urel（ρ）

查密度計的檢測證書可知，密度計的示值誤差為－0.02%，水密度檢測時為1 000kg/m3，此點的允許誤差為－0.02%×1 000＝－0.2kg

不確定度為：u（ρ）＝0.2/k＝0.115

相對不確定度為：urel（ρ）＝0.115/1 000×100%＝0.012%

6 合成不確定度

不確定度匯總表如表4所示。

表4 不確定度匯總表

綜上所述，合成不確定度為：

7 擴展不確定度

取k＝2，擴展不確定度

8 不確定度報告

測量范圍（2.33～20）L/min流量計內校的示值誤差不確定為：

9 結論

根據筆者多年從事水龍頭流量測試設備流量計校準的經驗，推薦采用靜態質量法校準，在評定不確定度的過程中應對每一分量對合成不確定度的作用都要進行評估，起重要作用的是“標準裝置計時器引起的不確定度”。因此，在校準過程中一定要選擇高精度的計時器且能自動操作控制，若選用秒表/體積法人工控制的方法來進行校準，則流量計校準過程中不確定度很大，很難滿足流量計的校準要求。

TB31

B

1002－2872（2012）10－0015－03

廖榮華（1972－），本科，工程師；主要從事實驗室技術工作。