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转子流量计示值误差不确定度评定
发布时间:2021-6-22 08:26:52

【摘要】文章通过实例对转子流量计的示值误差不确定度进行了分析和评定。
1概述
(1)测量依据:JJG257-1994《转子流量计检定规程》
(2)测量环境条件:环境温度(20±2)℃,相对湿度(30~90)%
(3)测量标准:钟罩气体流量标准装置
(4)测量过程:将转子流量计连接在钟罩气体流量标准装置管路上,按规程调整流量检定点,记录一定时间内钟罩排出体积流量,记录标准器,流量计前的表压,温度进行修正。转子流量计的刻度流量与钟罩气体流量标准装置容积时间法得到的标准流量进行比较,得到转子流量计的示值误差。
2数学模型
钟罩的体积流量计算公式
 
式中:V——气体标准装置排出(流入)的体积,m3;
t——排出(流入)的时间,s;
qv——流量计在刻度状态下的实际流量;
检定状态与刻度状态间关系如下式
 
式中:TN,TS,Tm——分别为标准状态下,标准器内和流量计前的气体热力学温度,TN=293.15K
PN,PS,Pm——分别为标准状态下,标准器内和流量计前的气体绝对压力,
PN=101325Pa
PS=Pa+PesPm=Pa+Pem
式中:Pa——当地大气压,Pa;
Pes——标准器内表压力,Pa
Pem——流量计前表压力,Pa
流量计基本误差表示:
 
式中:qmax——该流量计的最大流量,m3/h
3方差和系数
  综合数学模型,列出各影响量的关系式,在实验室环境条件下,检定容积为500L钟罩,钟罩内压力1000Pa,南宁大气压力平均值为99.8kPa,实验室温度控制在(20±2)℃,公式可简化,温度、压力的影响量可忽略。则
q=ƒ(qm,V,t)
各输入量彼此不相关,对公式进行简化,以合成方差表示,则有
ur(q)²=cr²(qm)u²(qm)+cr²(V)u²(V)+cr²(t)u²(t)
各输入量传播系数为
cr(qv)=1
cr(V)=-1
cr(t)=1
4输入量的标准不确定度评定
4.1流量计示值的相对标准不确定度u(qm)
  转子流量计需校准5个流量点,每个流量检定4次,计算每个流量点平均值的标准差,选取其中最大的值为重复性。
选择一最大流量范围30m³/h,重复测量10次数据,检定容积500L,检定时间如下
 
  检定中是取两次测量的平均值作为刻度点的测量结果,因此流量计测量重复性的标准不确定度为
 
4.2钟罩示值的相对标准不确定度u(V)
  钟罩式气体流量标准装置准确度为0.5%,正态分布,k=3,则标准不确定度为:
 
4.3计时器的相对标准不确定度u(t)
  装置排出(流入)气体的时间t,考虑到时间启停效应和控制能力,时间误差为±0.1s,按矩形分布考虑。实验中T=60.91s,则由时间引入的标准不确定度为
 
5合成不确定度的评定
5.1标准不确定度一览表
 
5.2合成标准不确定度的计算
Ucrel(q)²=cr²(qm)+u²(qm)+cr²(V)+cr²(t)u²(t)
=0.279²+0.167²+0.096²
=0.1149
Ucrel=0.339%
6扩展不确定度的评定
取k=2得
Ur=k×Ucrel=2×0.339%=0.68%
7测量不确定度报告与表示
  用钟罩式气体流量标准装置检定转子流量计检测结果的不确定度结果表示如下
Q=30m³/h;Ur=0.68%,k=2
8校准测量能力
8.1转子流量计示值最佳测量能力
  选择某测量重复性较好的转子流量计(1级)进行连续测量,在实际测量中,取两次测量平均值为测量结果,燃气表的测量重复性不确定度分量为
8.2标准不确定度一览表
 
8.3合成标准不确定度的计算
Ucrel(q)²=cr²(qm)+u²(qm)+cr²(V)+cr²(t)u²(t)
=0.20²+0.167²+0.096²
=0.0771
Ucrel=0.277%
8.4校准测量能力
Ur可用k=2的扩展不确定度来表示
30m³/h;Ur=2ucrel=2×0.277%=0.55%
K=2

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