風速標準裝置測量風速儀表的不確定度評定

【關(guān)鍵詞】 風速標準裝置 風速計 不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.014

風速儀表是用來測量風流速度的儀器，適用于氣象觀測、煤礦、井下及其他易燃易爆場合精確測定瞬時風速及平均風速；同時也適用于交通、建筑、化工、糧食加工、空氣動力學研究等場合的風速。本文主要探討用風速標準裝置來校準數(shù)字式風速儀表的不確定度，討論不同風速下的不確定度評定。

1 概述

（1）測量依據(jù)：JJF（遼）81-2010《熱式風速儀》

（2）計量標準：主要計量標準設(shè)備為風速標準裝置（如表1）。

表1 實驗室的計量標準器和配套設(shè)備

（3）被測對象：選取一臺測量范圍在（2～40）m/s的熱式風速儀為被測對象。

（4）測量方法：使用風速標準裝置進行校準，校準時將被校準風速計固定在風速標準裝置工作段上，按規(guī)程要求取分別對5.00m/s，25.00m/s兩個風速點進行校準，校準時要在標準裝置風速穩(wěn)定后進行，測量出風速計的示值誤差。

2 數(shù)學模型

誤差計算公式：[E=V-VS] （1）

式中：[E]——被檢風速計的誤差，m/s；

[V]——被檢風速計示值，m/s；

[VS]——標準風速計示值，m/s。

3 不確定度傳播律

不確定度傳播律：

[u2（E）=C12×u2（VS）+C22u2（V）] （2）

式中：[C1=?E?VS=-1]；[C2=?E?V=1]

得到：[u2（E）=u2（VS）+u2（V）]

在流量為5.00m/s、25.00m/s兩個風速點校準，校準結(jié)果如表2：

表2

4 標準不確定度評定

4.1 標準風速誤差帶來的不確定度[u1]

在常用風速點5m/s、25m/s時，風速為5m/s時采用MPE為±0.10m/s的標準風速計，最大誤差分別為0.1m/s、25m/s時采用準確度等級為0.3級的標準皮托管，最大誤差分別為0.075m/s，按均勻分布考慮帶來的不確定度如表3。

表3

4.2 標準風速測量重復性帶來的不確定度[u2]

在以上2個流量點下分別測量10次，取10次平均值為該次數(shù)據(jù)值。

用貝塞爾公式計算標準偏差作為由重復性帶來的不確定度[u2]見表4。

表4

4.3 標準風速的不確定度[u（VS）]

由[u（VS）=u12+u22]得表5中各數(shù)據(jù)：

表5

4.4 被檢風速計誤差測量重復性帶來的標準不確定度[u（E）]

用風速標準裝置在重復條件下對被檢風速計進行10次連續(xù)測量，得到如下測量數(shù)據(jù)：檢定時，風速值測量一次，所以由被檢風速計誤差的重復性帶來的不確定度為[u（E）=s（xi）=（E-E）2n-1]，見表6。

表6

4.5 被檢風速計顯示分辨率帶來的標準不確定度[u（V示）]

被檢風速計顯示分辨率為0.01m/s，因此由分辨力帶來的不確定度為：

[u（V示）=0.01/23=]0.00289m/s

4.6 被檢風速計的標準不確定度[u（V）]

由于分辨力帶來的不確定度比重復性帶來的不確定度要小很多，可以忽略分辨力帶來的不確定度。

5 標準不確定度分量表

6 合成標準不確定度

6.1 合成標準不確定度[uc]的評定

輸入量彼此獨立不相關(guān)，所以合成標準不確定度可按下式得到：[u（E）][=u（V）2+u（VS）2]

6.2 擴展不確定度計算

取包含因子k=2，因此，擴展不確定度分別為：

7 結(jié)論

在2.0m/s

作者簡介

劉洋，流體機械及工程專業(yè)研究生，現(xiàn)于遼寧省計量科學研究院從事流量計量工作，主要檢定各種流量計、質(zhì)量流量計、電磁流量計、渦街流量計等。

（責任編輯：張曉明）