水表測量不確定度評定

摘要：測量不確定度的評定和表示方法的采用，是計量科學的一個新進展，是科技交流和國際貿(mào)易進一步發(fā)展的要求，它使得各國進行測量所得到的結(jié)果可以進行相互比較，與傳統(tǒng)的誤差理論相比較，更加具有操作性。依據(jù)JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》，對一塊水表做一個擴展不確定度分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：不確定度 評定 分析

1 測量方法及不確定度產(chǎn)生的原因

根據(jù)水表及其校驗裝置的檢定規(guī)程JJG162－85，采用直接比較法，用水表檢定標準裝置作為標準器檢測水表示值誤差。測量時將水表接在恒定壓力的水流下，在開始測量時水箱是空的。把通過水表的水注入標準裝置的量器內(nèi)，將水表示值與標準器示值直接比較。被檢表是一個帶有指針的機械計數(shù)器。

由此可見，其示值誤差的不確定度來源于被檢表讀數(shù)與標準量器。

2 數(shù)學模型

根據(jù)上面的分析，被檢水表的示值誤差可以寫成：

△＝（Lx－Ln）/Ln×100% （1）

式中：△——被檢水表的示值誤差

Lx——被檢水表的示值

Ln——標準器的示值

3 方差和靈敏度系數(shù)

由于Ln和Lx互不相關(guān)

依據(jù)：

由（1）式求合成方差得：

其中靈敏度系數(shù)：

4 分量標準不確定度分析計算

檢定的水表為DN15cm，依據(jù)JJG162-85主要在以下幾個流量點進行檢定，公稱流量Q1=1.5m3/h，分界流量Q2=0.012m3/h，最小流量Q3=0.030m3/h始動流量通常認為0.010m3/h。因此我們僅在這三個流量點下做不確定度計算，測量時水溫為18℃。

在Q1Q2Q3流量點下，檢測水表示值如下：

4.1 由被檢表引入的標準不確定度ulx

①由被檢表的示值誤差引入的標準不確定度u′lx1 u″lx1 u′″lx1

在重復性條件下，對同一水表作10次重復測量u′lx1 u″lx1 u′″lx1分別為Q1點、Q2點、Q3點、對應(yīng)的水表的標準不確定度。采用B類評定：

由上表計算對應(yīng)流量點示值讀數(shù)平均值為：

依據(jù)貝塞爾公式u = 計算得：

4.2 由標準器引入的標準不確定度uln

①由標準器引入的標準不確定度分量為uln1

由上級檢定證書得知。標準器的擴展不確定度為

屬正態(tài)分布。

Uδ=0.2%K=2

由此得：

其自由度

②由水溫變化引起的標準不確定度U(Ln2)：

依據(jù)檢定規(guī)程，在檢定過程中，水溫變化為±5℃，服從均勻分布，由此引起極限誤差半寬為：

=0.18×10-3/℃，為水的體積膨脹系數(shù)。

=0.051×10-3/℃，為水箱材料的體膨脹系數(shù)

依據(jù)此公式計算得：

其自由度：

5 合成不確定度的分量匯總

公稱流量點

分界流量

最小流量

6 合成標準不確定度uc

依據(jù)公式： 得

= 0.139×10-3m3

=0.073×10-3m3

=0.067×10-3m3

7 有效自由度

依據(jù)公式得

8 擴展不確定度

reff =0，P=95%，查表得t=2.01，則：

故相對擴展不確定度為：

9 測量結(jié)果不確定度報告

用該標準裝置檢測水表，測量容積為100L，則：

U95=1.20%reef=0K＝2.01

參考文獻：

[1]JJG162-85《水表及其試驗裝置檢定規(guī)程》.中國計量出版社.1989年.

[2]JJG162-2009《冷水水表檢定規(guī)程》.中國計量出版社2009年.

[3]倪育才《實用測量不確定度的評定》.中國計量出版社2004年.