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轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值誤差不確定度評定
發(fā)布時間:2021-6-22 08:26:52

【摘要】文章通過實(shí)例對轉(zhuǎn)子流量計(jì)的示值誤差不確定度進(jìn)行了分析和評定。
1概述
(1)測量依據(jù):JJG257-1994《轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》
(2)測量環(huán)境條件:環(huán)境溫度(20±2)℃,相對濕度(30~90)%
(3)測量標(biāo)準(zhǔn):鐘罩氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置
(4)測量過程:將轉(zhuǎn)子流量計(jì)連接在鐘罩氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置管路上,按規(guī)程調(diào)整流量檢定點(diǎn),記錄一定時間內(nèi)鐘罩排出體積流量,記錄標(biāo)準(zhǔn)器,流量計(jì)前的表壓,溫度進(jìn)行修正。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度流量與鐘罩氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置容積時間法得到的標(biāo)準(zhǔn)流量進(jìn)行比較,得到轉(zhuǎn)子流量計(jì)的示值誤差。
2數(shù)學(xué)模型
鐘罩的體積流量計(jì)算公式
 
式中:V——?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)裝置排出(流入)的體積,m3;
t——排出(流入)的時間,s;
qv——流量計(jì)在刻度狀態(tài)下的實(shí)際流量;
檢定狀態(tài)與刻度狀態(tài)間關(guān)系如下式
 
式中:TN,TS,Tm——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)和流量計(jì)前的氣體熱力學(xué)溫度,TN=293.15K
PN,PS,Pm——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)和流量計(jì)前的氣體絕對壓力,
PN=101325Pa
PS=Pa+PesPm=Pa+Pem
式中:Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a;
Pes——標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)表壓力,Pa
Pem——流量計(jì)前表壓力,Pa
流量計(jì)基本誤差表示:
 
式中:qmax——該流量計(jì)的最大流量,m3/h
3方差和系數(shù)
  綜合數(shù)學(xué)模型,列出各影響量的關(guān)系式,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下,檢定容積為500L鐘罩,鐘罩內(nèi)壓力1000Pa,南寧大氣壓力平均值為99.8kPa,實(shí)驗(yàn)室溫度控制在(20±2)℃,公式可簡化,溫度、壓力的影響量可忽略。則
q=ƒ(qm,V,t)
各輸入量彼此不相關(guān),對公式進(jìn)行簡化,以合成方差表示,則有
ur(q)²=cr²(qm)u²(qm)+cr²(V)u²(V)+cr²(t)u²(t)
各輸入量傳播系數(shù)為
cr(qv)=1
cr(V)=-1
cr(t)=1
4輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
4.1流量計(jì)示值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(qm)
  轉(zhuǎn)子流量計(jì)需校準(zhǔn)5個流量點(diǎn),每個流量檢定4次,計(jì)算每個流量點(diǎn)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差,選取其中最大的值為重復(fù)性。
選擇一最大流量范圍30m³/h,重復(fù)測量10次數(shù)據(jù),檢定容積500L,檢定時間如下
 
  檢定中是取兩次測量的平均值作為刻度點(diǎn)的測量結(jié)果,因此流量計(jì)測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
 
4.2鐘罩示值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)
  鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置正確率為0.5%,正態(tài)分布,k=3,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
 
4.3計(jì)時器的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t)
  裝置排出(流入)氣體的時間t,考慮到時間啟停效應(yīng)和控制能力,時間誤差為±0.1s,按矩形分布考慮。實(shí)驗(yàn)中T=60.91s,則由時間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
 
5合成不確定度的評定
5.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表
 
5.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)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擴(kuò)展不確定度的評定
取k=2得
Ur=k×Ucrel=2×0.339%=0.68%
7測量不確定度報告與表示
  用鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢測結(jié)果的不確定度結(jié)果表示如下
Q=30m³/h;Ur=0.68%,k=2
8校準(zhǔn)測量能力
8.1轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值測量能力
  選擇某測量重復(fù)性較好的轉(zhuǎn)子流量計(jì)(1級)進(jìn)行連續(xù)測量,在實(shí)際測量中,取兩次測量平均值為測量結(jié)果,燃?xì)獗淼臏y量重復(fù)性不確定度分量為
8.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表
 
8.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)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校準(zhǔn)測量能力
Ur可用k=2的擴(kuò)展不確定度來表示
30m³/h;Ur=2ucrel=2×0.277%=0.55%
K=2

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