鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計示值誤差的不確定度評定

【摘 要】 本文主要介紹在按照檢定規程要求用鐘罩式氣體流量標準裝置對浮子流量計開展檢定時，對被檢浮子流量計進行不確定度分析。主要從標準器引入的不確定度、被檢計量器具分度值、氣體流量溫度及壓力補償方面考慮，對被檢浮子流量計測量結果不確定度來源進行了較為深入的分析，可以作為以后的浮子流量計檢校工作的參考。

【關鍵詞】 鐘罩式氣體流量標準裝置 氣體浮子流量計 不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.07.008

1 概述

（1）檢定依據：依據JJG257-2007《浮子流量計》對轉子流量計進行示值誤差檢定。

（2）環境條件：溫度：（5～35）℃，相對濕度：45%～75%，大氣壓力：（86～106）kPa。

（3）主要標準器：鐘罩式氣體流量標準裝置。

（4）測量對象：量程為（0～1）L/min、分辨力為0.1L/min、準確度等級為3.0級的氣體浮子流量計。

（5）測量方法：在規定的檢定環境條件下，依據JJG257-2007《浮子流量計》的方法，用鐘罩式氣體流量標準裝置對轉子流量計流量上限值進行示值誤差檢定。

2 建立數學模型及各分量相對靈敏系數

[E1][=qVS-qNqmax×100%]

由于[qVS]與[qN]為不相關，[qmax]為定值，所以：

[c（qVS）][=1]，[c（qN）=-1]。

3 示值誤差不確定度評定

3.1 鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計示值誤差的A類不確定度[ur（EI）]評定

將被檢浮子流量計在符合檢定規程要求的條件下，在上限流量為刻度流量的流量點按照檢定規程要求進行10次示值誤差重復性測量，得到測量結果0.35%、0.33%、0.41%、0.42%、0.39%、0.30%、0.38%、0.38%、0.35%、0.32%，求得實驗標準偏差[sp=0.04%]，即[ur（E）=0.04%]。

3.2 鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計示值誤差的B類不確定度[uc（EI）]評定

3.2.1 流量計的刻度流量[qVS]引入的不確定度[u（qVS）]評定

流量計的刻度流量[qVS]引入的不確定度主要來源于浮子流量計的分辨力，浮子流量計分辨力為0.01L/min，讀數時估讀到0.005L/min，量程為1L/min，則[0.005L1L][×100%=0.5%]，按均勻分布考慮，則流量計的刻度流量[qVS]引入的不確定度[u（qVS）]及靈敏系數[c（qVS）]為：

[u（qVS）][=0.5%3=0.29%]

3.2.2 流量計在刻度狀態下的實際流量[qN]引入的不確定度[u（qN）]評定

建立數學模型：[qN=Vt?B]

（1）鐘罩式氣體流量標準裝置排出的氣體體積[V]引入的不確定度[u（V）]及相對靈敏系數[c（V）]為：

根據上級證書查得，鐘罩式氣體流量標準裝置符合0.5級，按均勻分布考慮，則鐘罩式氣體流量標準裝置排出的氣體體積引入的不確定度[u（V）]及相對靈敏系數[c（V）]為：

[u（V）][=0.5%3=0.29%]

[c（V）][=V?qNqN?V=1]

（2）鐘罩式氣體流量標準裝置排出的氣體時間[t]引入的不確定度[u（t）]及相對靈敏系數[c（t）]為：

根據上級證書查得，機械秒表在1h測量點最大允許誤差為0.01秒，則在1h測量點最大允許誤差為[0.01s3600s=2.8×10-6]，按均勻分布考慮，則鐘罩式氣體流量標準裝置排出的氣體時間[t]引入的不確定度[u（t）]及相對靈敏系數[c（t）]為：

[u（t）][=2.8×10-63=1.62×10-6]

[c（t）][=t?qNqN?t=-1]

（3）鐘罩式氣體流量標準裝置和被檢浮子流量計處的氣體壓力和溫度對流量計在刻度狀態下的實際流量[qN]的補償[B]引入的不確定度[u（B）]及相對靈敏系數[c（B）]為：

建立數學模型[B=pSTS?（TNpN）12?（Tmpm）12]

設[pSTS=RS]，[TNpN=RN]，[Tmpm=Rm]，則[B=RS?RN12?Rm12]

①鐘罩式氣體流量標準裝置內壓力[pS]與溫度補償系數引入的不確定度[u（pS）]及相對靈敏系數[c（pS）]

數學模型[RS=pSTS]

●鐘罩式氣體流量標準裝置內壓力[pS]測量不確定度[u（pS）]及相對靈敏系數[c（pS）]

根據上級證書查得，測量鐘罩式氣體流量標準裝置內壓力的壓力表符合1級，按均勻分布考慮，則鐘罩式氣體流量標準裝置內壓力[pS]測量不確定度[u（pS）]及相對靈敏系數[c（pS）]為：

[u（pS）][=0.5%3=0.29%]

[c（pS）][=pS?RSRS?pS=1]

●鐘罩式氣體流量標準裝置內溫度[TS]測量不確定度[u（TS）]及相對靈敏系數[c（TS）]

根據上級證書查得，測量鐘罩式氣體流量標準裝置內溫度的溫度計不確定度[U=0.05%]，則鐘罩式氣體流量標準裝置內溫度[TS]測量不確定度[u（TS）]及相對靈敏系數[c（TS）]為：

[u（TS）][=0.05%2=0.025%]

[c（TS）][=TS?RSRS?TS=1]

●鐘罩式氣體流量標準裝置內壓力與溫度補償系數[RS]引入的不確定度[u（RS）]及相對靈敏系數[c（RS）]為：

[u（RS）][=u（pS）c（pS）2+u（TS）c（TS）2]

[=][（0.29%×1）2+0.025%×（-1）2=0.29%]

[c（RS）][=RS?BB?RS=1]

②浮子流量計入口處壓力與溫度補償系數[Rm]引入的不確定度[u（Rm）]及相對靈敏系數[c（Rm）]

由于選用壓力表和溫度計與測量[RS]相同，不確定度[u（Rm）]評定方法也與[u（RS）]相同，故：

[u（Rm）][=0.29%]

[c（Rm）][=12]

③浮子流量計刻度狀態壓力與溫度補償系數[RN]引入的不確定度[u（RN）]及相對靈敏系數[c（RN）]

由于[pN]和[TN]為常數，故：

[u（RN）][=0]

[c（RN）][=RN?BB?RN=12]

④鐘罩式氣體流量標準裝置和被檢浮子流量計處的氣體壓力和溫度對流量計在刻度狀態下的實際流量[qN]的補償[B]引入的不確定度[u（B）]及相對靈敏系數[c（B）]為：

[u（B）][=u（RS）c（RS）2+u（RN）c（RN）2+u（Rm）c（Rm）2]

[=][（0.29%×1）2+（0×12）2+（0.29%×12）2]

[=][0.36%]

[c（B）][=B?qNqN?B=1]

（4）流量計在刻度狀態下的實際流量[qN]引入的不確定度[u（qN）]為：

[u（qN）][=u（V）c（V）2+u（t）c（t）2+u（B）c（B）2]

[=][（0.29%×1）2+（1.62×10-6）2+（0.36%×1）2]

[=][0.46%]

3.2.3 鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計示值誤差的B類不確定度[uc（EI）]

[uc（EI）][=u（qVS）c（qVS）2+u（qN）c（qN）2]

[=][（0.29%×1）2+0.46%×（-1）2]

[=][0.54%]

4 標準不確定度匯總表

5 合成標準不確定度的評定

[u（E）][=ur（E）cr（E）2+uc（E）cc（E）2]

[=][（0.04%×1）2+（0.54%×1）2]

[=][0.54%]

6 相對擴展不確定度的評定

取包含因子[k=2]，則相對擴展不確定度[Urel]為：

[Urel][=k?u（E）=2×0.96%=1.08%]

7 測量不確定度報告

測量結果的相對擴展不確定度為：

[Urel=1.08%]，[k=2]。

作者簡介

初錚，本科，從事計量工作5年，主要研究氣體和液體流量的精準計量，現從事熱能表、水表、燃氣表的檢定校準工作。

（責任編輯：張曉明）