熱能表示值誤差測量不確定度研究

摘要：本文詳細介紹了熱能表示值誤差測量結果的不確定度評定方法。

關鍵詞：熱能表 不確定度 自由度

1 測量依據及方法

對熱能表檢定根據JJG225-2001《熱能表檢定規程》，選用由供水系統、控制系統、測量系統、工作臺以及計算機軟件構成并且工作范圍為15mm～50mm口徑的標準裝置，和口徑在15mm～25mm范圍內的熱能表。把熱能表檢定裝置和熱能表安裝在同一管路上，通過比較熱能表檢定裝置的標準值和熱能表的示值，測得熱能表示值相對誤差。測量環境要求在溫度范圍15℃～35℃，濕度范圍在15%RH～85%RH。采用質量法，對熱水流過裝置的體積進行稱量，來達到分析熱能表示值誤差測量不確定度的目的。

2 數學模型

①熱能表的示值相對誤差。根據JJG225-2001《熱能表檢定規程》，熱能表的示值相對誤差Ei可寫成下式： E=（V示-V標）/VN×100%。上述公式中，E表示熱能表流量傳感器的示值誤差，而V示用來表示熱能表流量傳感器的指示水量，V標表示管道實際通過的水量。②靈敏系數：c1=1/V標，c2=V示/V2標。③傳播率公式：從上式和各種數量關系可以推出它的標準不確定度：

3 輸入量的相對不確定度的評定

3.1 輸入量V示的不確定度uV示的評定

輸入量V示的不確定度來源于數字量化與測量重復性。如果測量的次數足夠多，那么由數字分辨力引起的不確定度就十分小，可以忽略。所以用多次重復測量得到的一組測量列V示i1、V示i2…V示in，就可以不計數字量化引起的不確定度。像這樣，可以采用A類評定法對此進行評定。

使用同一塊熱能表，對管道的小流量qi處，連續進行6次測量，得到如下表所示的一組測量值。如表1：

從同種類型的熱能表中任意選取3臺，每臺分別在滿足重復性條件的基礎上，連續進行6次測量，一共得到9組測量結果。再利用上述方法對每組結果求單次實驗標準差。如表2：

在實際測量中，取3次測量中的最大值為測量結果，故認為單次測量，在實際測量過程中，把3次測量中的最大值當作測量結果，可以認為每次測量為單次測量。所以urel（Vij）=sp=0.29%。

3.2 輸入量V標相對不確定度urel（V標ij）的評定 查看熱能表檢定裝置的出廠說明書，可以發現默認擴展不確定度是U=0.2%，k=2。所以urel（Vij）=0.2%/2=0.1%，V估計可靠程度為90%，故V=50。

3.3 不確定度匯總 從以上分析可知，流量傳感分辨力和標準裝置是構成測量結果不確定度的兩大來源。標準裝置分類匯總如下表3：

3.4 合成相對不確定度 ①合成相對不確定度為uc=

3.5 擴展不確定度的評定 假設取95%的置信區間，又由于有效自由度Veff是50，查t分布表得k95=t95（50）=2.01

所以擴展不確定度：U95rel=t95（50）×urel（Vij）=0.63%

3.6 測量不確定度的報告與表示 所以得出的熱能表流量傳感器示值誤差的測量不確定度是：

4 總結

本文之所以采用A類評定法，是因為應該主要考慮其測量次數的影響，不應該考慮數字量化的影響。當進行不重復多次測量時，可以有效克服數字量化帶來的影響，使之變得微乎其微。以下內容僅代表本人自己的觀點，如有不妥之處，歡迎人們的批評指正。

參考文獻：

[1]宋年蘭.JJG225-2001熱能表[M].中國計量出版社，2002.

[2]施昌彥.測量不確定度評定與表示指南[M].中國計量出版社，2005.

[3]沈文新，廖新.濕式氣體流量計計量特性的探討[J].自動化儀表，2010（01）.

作者簡介：馮芳（1975-），女，河北邯鄲人，職員，助理工程師，研究方向：熱能表檢定。