科里奧利質量流量計示值誤差測量不確定度分析

胡永良，葉 楊

（太原太航德克森自控工程股份有限公司，山西 太原 030012）

1 概述

（1）測量依據：JJG 1038-2008《科里奧利質量流量計》。

（2）測量標準：主要標準測量設備為靜態質量法水流量標準裝置，如表1。

表1 標準器計量性能指標

（3）被測對象：型號為LZL，口徑為DN80 mm，準確度等級為0.15級的科里奧利質量流量計。

（4）測量方法：依據JJG 1038-2008《科里奧利質量流量計》對科里奧利質量流量計進行校準。以靜態質量法水流量標準裝置為標準器，使流體在相同的時間間隔內連續流過被測流量計和標準器，比較兩者的輸出值，從而確定被測流量計的示值誤差。

2 建立數學模型，列出不確定度傳播律

2.1 建立數學模型

頻率輸出時，科里奧利質量流量計的示值誤差E為

式中E：被測流量計在測量時間內的累積質量流量，kg；

ms——標準器在測量時間內的累積質量流量，kg。

式中：N——被測流量計在測量時間內發出的累積脈沖數，P；

Km——被測流量計的儀表系數，P/kg；

m——電子秤的示值，即稱重質量，kg；

ρ——校準用液體的密度，kg/m3；

ρa——空氣的實際密度，kg/m3。

2.2 不確定度傳播律

3 標準不確定度來源及評定

用靜態質量法水流量標準裝置對一臺頻率輸出的DN80 mm科里奧利質量流量計進行校準，介質溫度21.5 ℃，介質壓力0.15 MPa。對120 t/h流量點測量10次，重復性用貝塞爾公式計算，測量數據見表2：

表2 流量計測量數據

3.1 標準裝置的不確定度 urel(ms)

上級檢定機構檢定證書給出靜態質量法水流量標準裝置的擴展不確定度為Urel=0.05%（k=2），則其標準不確定度urel(ms )及相對靈敏系數 crel(ms)分別為：

3.2 換向器時間差引入的不確定度 urel(Δt)

換向器在120 t/h流量點換入和換出的時間差Δt為0.11 s，時間差Δt引入的標準質量變化為0.06%。按矩形分布考慮，則其標準不確定度urel(Δt)及相對靈敏系數crel(Δt)分別為：

3.3 重復性的不確定度l(mb)

使用靜態質量法水流量標準裝置對科里奧利質量流量計在120 t/h流量點重復測量10次，取10次測量誤差的平均值作為該流量點的示值誤差。被測流量計的重復性為0.02%，則：

4 標準不確定度匯總，見表3

表3 標準不確定度匯總表

5 合成標準不確定度評定

以上各項標準不確定度分量互不相關，代入公式（3），得到合成標準不確定度為：

6 擴展不確定度評定

取k=2，則擴展不確定度為：

7 不確定度報告

使用靜態質量法水流量標準裝置對DN80 mm科里奧利質量流量計的120 t/h流量點進行校準，其測量結果的相對擴展不確定度為Urel=0.09%（k=2）。