液體流量計在線校準示值誤差測量結果不確定度評定

1 概述

液體流量計在線校準的檢測依據JJF（遼）84-2010《液體流量測量系統在線校準規范》進行。使用超聲流量計進行校準，校準時將超聲流量計固定在滿足前后直管段要求的管道上，按校準規范要求和現場條件選取一個流量點進行校準，每個流量點下記錄10次瞬時流量值，校準時要在管道流量穩定后進行，測量出液體流量測量系統的示值誤差。。

2 數學模型

液體流量測量系統與超聲流量計之間的示值誤差為：

[E][=q-qsqs×100%]

其中，[E]——液體流量測量系統與超聲流量計之間的示值誤差；Δ[q]——液體流量測量系統與超聲流量計之間的差值；[q]——被測液體流量測量系統顯示值；[qs]——超聲流量計顯示值。

由于[qs=π4D2v]，所以誤差公式可以轉換為：[E][=4qπD2v-1]

其中，[D]——管道內徑，[D=Lπ-2δ]，[L]為管道外周長，δ為管道壁厚；[v]——介質流速。

3 不確定度傳播律

[u2（E）][=c12u2（q）+c22u2（D）+c32u2（v）+c42u2（E）]

式中[u2（E）]為重復性引入的標準不確定度分量，各靈敏系數為[c1=1]，[c2=π2D]，[c3=π4D2]，[c4]=1

選擇口徑DN400的流量計，校準流量點為1100m3/h，標準器采用0.5級的超聲流量計，校準記錄如下：

4 標準不確定度評定

4.1液體流量測量系統引入的標準不確定度[u（q）]

液體流量測量系統引入的標準不確定度主要由系統的分辨力引入，系統的分辨力為0.1m3/h，所以a=0.05m3/h，服從矩形分布，所以：

[u（q）=0.05/3]=0.029m3/h

4.2管道直徑測量引入的標準不確定度[u（D）]

由[D=Lπ-2δ]，得[u（D）=1π2u2（L）+4u2（δ）]

（1）管道外周長L測量引入的標準不確定度[u（L）]

管道外周長L采用分度值為1mm的鋼卷尺測量，測量次數為2次，測得值為：1218mm、1220mm，平均值1219mm。采用極差法，平均值的標準不確定度為：

[u1（L）=21.132=1.252]mm

鋼卷尺分辨力引入的標準不確定度為：

[u2（L）=123=0.29]mm

則標準不確定度[u（L）]為：

[u（L）=u12（L）+u22（L）=1.29]mm

（2）管道壁厚δ測量引入的標準不確定度[u2（δ）]

管道壁厚δ采用分辨力為0.1mm的超聲波測厚儀測量，測量次數為3次，測得值為：10.1mm、10.3mm、10.0mm，平均值10.13mm。采用極差法，平均值的標準不確定度為：

[u1（δ）=0.31.693=0.11]mm

測厚儀分辨力引入的標準不確定度為：

[u2（δ）=0.123=0.029]mm

管道油漆厚度等因素引入的標準不確定度按最大不超過0.5mm估計，則

[u3（δ）=0.523=0.145]mm

則標準不確定度[u（δ）]為：

[u（δ）=u12（δ）+u22（δ）+u32（δ）=0.18]5mm

所以，管道內徑測量引入的標準不確定度[u（D）]為：

[u（D）=1π2u2（L）+4u2（δ）=0.56]mm

4.3超聲流量計引入的標準不確定度[u（v）]

超聲流量計經過校準，流速測量不確定度為0.5%，k=2，則：

[ur（v）][=0.5%2=0.25%]

4.4重復性引入的標準不確定度[u（E）]

在校準時間內，重復測量10次，取平均值作為本次測量結果，所以液體流量測量系統重復性引入的標準不確定度為：

[u（E）]=0.67m3/h

5 合成標準不確定度

5.1標準不確定度匯總表

5.2合成標準不確定度計算

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：[ur（E）]=0.34%

5.3擴展不確定度計算

取k=2，相對擴展不確定度為：[Ur（E）]=0.68%

6 不確定度評估

被校準流量計在流量為1100m3/h時的示值誤差為3.14%，測量不確定度為Urel=0.68%，k=2。