關(guān)婕

【摘要】 本文對(duì)膜式燃?xì)獗碓谛?zhǔn)過程中的各影響量進(jìn)行分析，簡述了膜式燃?xì)獗硎局禍y量結(jié)果的不確定度評(píng)定方法，為檢定該類儀器校準(zhǔn)結(jié)果的評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 自由度;不確定度;膜式燃?xì)獗?/p>

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.03.008

Abstract： In this paper，the influence of diaphragm gas meters in the calibration is analyzed，and the evaluation method of uncertainty of the indication measurement results is briefly described，which provides a scientific basis for the evaluation of the calibration results.

Key words： degree of freedom;uncertainty;diaphragm gas meter

我國燃?xì)庥?jì)量體系普遍采用體積計(jì)量。膜式燃?xì)獗硎鞘褂梅浅V泛的計(jì)量燃?xì)馐褂昧康臍怏w流量計(jì)，膜式燃?xì)獗淼男?zhǔn)、檢定主要依據(jù)JJG 577-2012《膜式燃?xì)獗怼?。在合格環(huán)境條件下，以鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為標(biāo)準(zhǔn)器，使氣體在同一時(shí)間間隔流經(jīng)被測標(biāo)準(zhǔn)器，最終評(píng)定被測膜式燃?xì)獗淼氖局嫡`差，對(duì)燃?xì)獗頇z定裝置的測量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析。

1 建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播律

1.1 建立數(shù)學(xué)模型

依據(jù)誤差定義，燃?xì)獗砘菊`差計(jì)算的數(shù)學(xué)模型為：

1.2 傳播系數(shù)

不確定度傳播律為：

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源及評(píng)定

2.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)器體積測量不確定度[u（Vs）]引入的不確定度量[u1]

2.1.2 被檢燃?xì)獗眢w積測量的不確定度[u（Vm）]引入的[u2]

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)壓力測量的不確定度[u（Ps）]引入的[u3]

2.1.4 余壓損失測量的不確定度[u（ΔP）]引入的不確定度量[u4]

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

設(shè)在某一給定流量下測得：[Vm=100.60 L]，[VS=100.00 L]，[ΔP=100 Pa]，[Ps=1.01325×105+1000 Pa]則有：

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)器體積測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

1）鐘罩的檢定體積[Vs=100.00 L]，證書體積值的準(zhǔn)確度為0.5級(jí)，表示在測量點(diǎn)100 L附近誤差上限為0.5 L，誤差下限為0.5 L，[a=0.5 L]，服從均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)器的體積不確定度為：

設(shè)可靠性為90%，則自由度[v（Vs）1=50]。

2）標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)尺高度差[ΔH]經(jīng)過6次重復(fù)測量，極差為2 mm，這樣由高度差測量重復(fù)性給出的不確定度為：

自由度[v（ΔH）=6-1=5]。

由[Vs=ΔH?I]，標(biāo)準(zhǔn)器的分度值[I=0.12755 L/mm]，則有：

自由度[v（Vs）2]=5。

3）標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)尺的最小分辨力為1 mm，因此讀數(shù)誤差限為±0.5 mm，假設(shè)它服從均勻分布，則讀數(shù)誤差的不確定度為：

認(rèn)為[u（ΔH）2]評(píng)定的可靠性達(dá)到80%，于是自由度[v（ΔH）2=12.5]。

同理，根據(jù)[Vs=ΔH?I]，由讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)器體積測量不確定度為：

自由度[v（Vs）3=12.5]。

4）鐘罩內(nèi)氣溫與水溫之差最大不超過1 ℃，即[ΔT=1 K]，而[T=293 K]。體積改變量為：

服從均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)體積不確定度為：

由于評(píng)定的可靠性較高，設(shè)為90%，則自由度[u（Vs）4=50]。

因?yàn)楦鞣至肯嗷オ?dú)立，則：

因此，總的由標(biāo)準(zhǔn)器體積測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u1]為：

2.2.2 被檢燃?xì)獗眢w積測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u2]

指示值經(jīng)過6次測量，并采用平均值，極差為0.3[L]，則測量重復(fù)性給出的體積標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

燃?xì)獗淼淖钚》直媛蕿?.2 L，因此讀數(shù)誤差限為±0.1 L，服從均勻分布，則讀數(shù)誤差的體積不確定度為：

認(rèn)為[u（Vm）2]評(píng)定的可靠性達(dá)到80%，則其自由度為：[v（Vm）2=12.5]。

因?yàn)閮蓚€(gè)分量線性無關(guān)，則

因此，由被檢燃?xì)獗眢w積測量不確定度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u2]為：

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)絕對(duì)壓力測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u3]

鐘罩內(nèi)的余壓力為1 [kPa]，傾斜式微壓計(jì)的測量精度為±1.0%，因此余壓測量的最大允許誤差限為±10 [Pa]，假設(shè)服從均勻分布，則：

認(rèn)為[u（Pg）]評(píng)定的可靠性為90%，則其自由度為[v（Pg）=50]。

大氣壓力計(jì)檢定證書給出，其精度為±40 [Pa]，假設(shè)服從均勻分布，則

認(rèn)為[u（P0）]評(píng)定的可靠性為90%，則其自由度[v（P0）=50]。

因此，標(biāo)準(zhǔn)器絕對(duì)壓力測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（Ps）]及其自由度為：

標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)絕對(duì)壓力測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u3]為：

自由度為[v3=56.2]。

可見，由絕對(duì)壓力測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量很小，完全可以忽略。

2.2.4 余壓損失測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u4]：

標(biāo)準(zhǔn)器與燃?xì)獗碇g連接管道間有余壓損失，它由精度為一級(jí)、測量范圍為0～2 [kPa]的傾斜式微壓計(jì)測量，測量誤差的極限值為±20 [Pa]，服從均勻分布，則：

認(rèn)為評(píng)定可靠性為75%，則其自由度[v（ΔP）=8]。

這樣由壓差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量[u4]及其自由度為：

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表（見表1）

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uc]的評(píng)定

[ΔV]的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 擴(kuò)展不確定度的確定

置信概率取為[p=95%]，由[veff=98]，根據(jù)[t]分布表查得[kp=t0.95（98）=1.985]，故被檢膜式燃?xì)獗砘菊`差校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

6 不確定度報(bào)告

燃?xì)獗碓诮o定流量點(diǎn)上基本誤差的擴(kuò)展不確定度[U95=0.72 L]，[kp=1.985]，[p=0.95]。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 膜式燃?xì)獗恚篏B/T 6968-2011[S].

[2] 周靜偉，梁國偉，沈文新.膜式煤氣表基本誤差檢定的不確定度評(píng)定[J].宇航計(jì)測技術(shù)，2002（2）：56-61.

[3] 王中宇，劉智敏，夏新濤，等.測量誤差與不確定度評(píng)定[M].北京：科學(xué)出版社，2008.