低溫流量計示值誤差的測量不確定度評定

趙丹

（沈陽計量測試院，遼寧 沈陽 110000）

一、概述

（一）環(huán)境條件

環(huán)境溫度為（-10～40）℃，濕度為35%～85%，大氣壓力為（86～106）kPa，供電電源為（187～242）VAC，頻率為（50±1）Hz。

（二）試驗設(shè)備

試驗設(shè)備選用質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，相對擴(kuò)展不確定度Urel為0.15%（k=2）。

1.主標(biāo)準(zhǔn)器：電子天平，其準(zhǔn)確度等級不低于Ⅱ級，應(yīng)配備有效的檢定或校準(zhǔn)證書。應(yīng)按照最大稱重量的（1.2～2）倍選擇電子天平的最大稱量（Max），天平的最大稱重量由試驗液氮質(zhì)量、低溫絕熱儲氣容器、管路及支架等總質(zhì)量確定。

2.配套設(shè)備：低溫絕熱儲氣容器、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、密度計、溫度變送器、壓力變送器，儲存和流經(jīng)液氮的管路、閥門等應(yīng)符合低溫管道設(shè)計要求。

（三）被校對象

準(zhǔn)確度等級為0.5 級的科里奧利力質(zhì)量流量計（低溫流量計）。

（四）測量方法和結(jié)果

利用質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對低溫流量計進(jìn)行校準(zhǔn)，以液氮為試驗介質(zhì)，在流量點(diǎn)為50kg/min 處進(jìn)行10 次重復(fù)性試驗，記錄一定時間內(nèi)主標(biāo)準(zhǔn)器電子天平讀取注入儲氣容器的流體質(zhì)量與被校流量計的質(zhì)量值，從而得出流量計的示值誤差及重復(fù)性，數(shù)據(jù)結(jié)果見表1 所示。

表1 流量點(diǎn)為50kg/min 的試驗數(shù)據(jù)

二、測量模型及不確定度傳播率

（一）數(shù)學(xué)模型

式中：M——被校低溫流量計示值，kg；Ms——電子天平示值，kg。

（二）相對靈敏系數(shù)

由于M 與Ms不相關(guān)，因此相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u c(E)為：

根據(jù)數(shù)學(xué)模型，得到相對靈敏系數(shù)：cr(Ms)=1，c r(M)=-1。

（三）不確定度分量

由式（2）可見，低溫流量計示值誤差E 的不確定度來源主要有：

1.質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定度分量u r(Ms)，采用B類評定；

2.被校低溫流量計測量重復(fù)性引入的不確定度分量u r（M），采用A類評定。

（四）不確定度評定

1.標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(Ms)

質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度為0.17%，包含因子為2，則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.被校低溫流量計引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（M）

（1）被校低溫流量計測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

（2）被校低溫流量計分辨力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量被校低溫流量計的分辨力為0.01kg，服從均勻分布，包含因子為，則有：

則被校低溫流量計引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（M） ：

（五）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量互不相關(guān)，則示值誤差的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為：

（六）相對擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，得到被校流量計的擴(kuò)展不確定度為：

三、結(jié)果報告

用質(zhì)量法低溫液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定低溫流量計示值誤差測量結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度為Urel=0.23%（k=2）。