礦用風(fēng)速表檢定裝置測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)

杜尚寶 張猛

摘 要：該文提出了礦用風(fēng)速表檢定裝置測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)，為正確評(píng)定礦用風(fēng)速儀表測(cè)量不確定度，提高風(fēng)速儀表檢定準(zhǔn)確度尋找科學(xué)依據(jù)。該文主要就礦用風(fēng)速表檢定裝置測(cè)量不確定度的測(cè)量條件、測(cè)量不確定度的來源、數(shù)學(xué)模型、各分量測(cè)量不確定度、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定、擴(kuò)展不確定度等幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：礦用 風(fēng)速表檢定裝置 不確定度 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TH765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0248-01

為正確評(píng)定礦用風(fēng)速儀表測(cè)量不確定度，提高風(fēng)速儀表檢定準(zhǔn)確度尋找科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)對(duì)礦用風(fēng)速表檢定裝置測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 測(cè)量條件

⑴計(jì)量器具：微差壓計(jì)編號(hào)7311092，誤差為±0.2 Pa；皮托管編號(hào)7；ξ=1.003；精密溫度計(jì)編號(hào)22061，示值允許誤差，0.2 ℃；空盒氣壓表編號(hào)12934。⑵環(huán)境溫度：22.0 ℃，溫度波動(dòng)為1 ℃；大氣壓力值為103425 Pa。⑶評(píng)定點(diǎn)：7 m/s。⑷評(píng)定日期：2014年8月24日。

2 測(cè)量不確定度的來源分析

⑴計(jì)量器具本身的影響，包括微差壓計(jì)，溫度計(jì)，大氣壓力計(jì)等。⑵人員讀數(shù)誤差。由于計(jì)量器具的示值均為模擬讀數(shù)，導(dǎo)致存在讀數(shù)誤差。⑶測(cè)量環(huán)境的影響。在測(cè)量過程中，環(huán)境溫度不是固定不變的，而是變化的。⑷測(cè)量方法。風(fēng)洞內(nèi)風(fēng)速場(chǎng)并不是完全均勻的。

3 數(shù)學(xué)模型

標(biāo)準(zhǔn)值vs由實(shí)測(cè)大氣壓力值和實(shí)測(cè)溫度值根據(jù)下式算出：

（1）

其中：P—實(shí)測(cè)動(dòng)壓值，Pa；ρ—空氣密度，kg/m3；N—工作段風(fēng)速比，N=3.17；ξ—皮托管校準(zhǔn)系數(shù)，1.003。

而空氣密度由下式計(jì)算： （2）

其中：p0—實(shí)測(cè)大氣壓力值，Pa；t—實(shí)測(cè)溫度值，℃；將（2）式代入（1）式得：

（3）

4 各分量測(cè)量不確定度分析

4.1 微差壓計(jì)示值誤差引入的測(cè)量不確定度分析

由微差壓計(jì)的檢定證書可知，其示值誤差為0.2 Pa，在環(huán)境溫度為18.0 ℃、大氣壓力值為102648 Pa情況下，0.2 Pa換算成風(fēng)速值為：≈0.181 m/s （4）

該誤差服從均勻分布，取k=，則

u（vsp）==≈0.104 m/s （5）

取σ[u（vi）]/u（vi）=0.10，則自由度ν（vsp）==50 （6）

4.2 由于溫度波動(dòng)引入的測(cè)量不確定度分析

在測(cè)量溫度為21.5 ℃的情況下，對(duì)應(yīng)風(fēng)速為7.0 m/s的動(dòng)壓力值為：

≈297.70 Pa （7）

假定壓力值不變，當(dāng)溫度波動(dòng)為1 ℃時(shí)的風(fēng)速為：

（8）

由于溫度波動(dòng)引入的實(shí)際風(fēng)速誤差為：

Δvst==0.012 m/s （9）

該誤差服從均勻分布，取k=，則

u（vst）==≈0.007 m/s （10）

取σ[u（vi）]/u（vi）=0.20，則自由度ν（vst）==12（11）

4.3 大氣壓力計(jì)示值誤差引入的測(cè)量不確定度

由于大氣壓力值較大，大氣壓力計(jì)示值誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，可以忽略不計(jì)。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表1所示。

5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

由于u（vsp）、u（vst）互不相關(guān)，故vs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（vs）為：

=≈0.104m/s（12）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度有效自由度為：

ν=50 （13）

6 擴(kuò)展不確定度

取置信概率p=95%，有效自由度νeff=50，對(duì)照t分布表查得： kp=t95（50）=2.01，則擴(kuò)展不確定度為：

U95=kp×uS=2.01×0.104=0.208m/s （14）

參考文獻(xiàn)

[1] 孟小紅，楊誠(chéng)，朱正憲.礦用風(fēng)速表測(cè)量不確定度評(píng)定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2004（2）.

[2] 王三偉，閆國(guó)旗.礦用風(fēng)速表示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定[J].中國(guó)計(jì)量，2007（6）.

[3] 沈利榮.礦用風(fēng)速表測(cè)量不確定度探討[J].科技傳播，2014（16）.