二等金屬量器標準裝置測量不確定度評定

(廣西計量檢測研究院 廣西 南寧 530007)

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二等金屬量器標準裝置測量不確定度評定

黃炳森

(廣西計量檢測研究院廣西南寧530007)

依據(jù)JJG259-2005《標準金屬量器檢定規(guī)程》,對二等金屬量器標準裝置采用容量比較法：即把被檢儀器或裝置與一等金屬量器標準作容量比較，從而推算出被檢儀器或裝置容積值及不確定度

二等金屬量器;標準裝置;測量不確定度

一、概述

1.測量依據(jù)：依據(jù)JJG259-2005《標準金屬量器檢定規(guī)程》。

2.測量環(huán)境條件：實驗室環(huán)境溫度為(20±5)℃，實驗室環(huán)境溫度與水溫之差5℃。

3.測量標準：一等標準金屬量器

4.測量過程:

二等標準金屬量器是根據(jù)JJG 259-2005《標準金屬量器檢定規(guī)程》進行檢定，采用容量比較法，以水為檢定介質(zhì)，將一等標準金屬量器的水按1：1比例或組合測量注入被檢量器，讀取對應(yīng)液高。考慮溫度影響，利用計量頸的分度容量I，建立V-h的數(shù)學(xué)關(guān)系。按我院現(xiàn)有設(shè)備一等金屬量器組(10L、20L、100L、500L)，并可組合測量最大可擴展量限(500L十次量取5000L)分析。

二、數(shù)學(xué)模型

被檢屬器在刻度h對應(yīng)的20℃實際體積量的計算公式：

[V20]=VB[1+β1(t1-20)+β2(20-t2)+βw(t2-t1)]

(1)

式中：V20——被檢金屬量器在刻度h對應(yīng)的20℃實際容量值(L)；VB——標準金屬量器在20℃的容量值(L)；

β1，β2——分別為標準量器和被檢量器的體積膨脹系數(shù)；βw——水的體積膨脹系數(shù)；

t1——標準量器的水溫(℃)；

t2——被檢量器的水溫(℃)；

(2)因此其關(guān)系是:

Ev=f(ΔH,Δh,V,VB,t,t2,β1,β2,βw)

三、方差和靈敏系數(shù)

按規(guī)程規(guī)定：

二等標準金屬量器檢定時，環(huán)境溫度為(20±5)℃，即|20-t2|≤5℃；

一次檢定中水溫變化不應(yīng)超過±0.2℃,即|t|≤0.2℃;

β1=50×10-6°C-1,β=0,βw=2×10-4°C-1;

分析實例以10L、20L、100L、500L標準金屬量器按1：1測量進行。

四、標準不確定度分量的計算

(一)計量頸液位高度差的不確定度；u(ΔH)

(二)被檢量器液位高度差Δh的不確定度u(Δh)

被檢量器的高度差Δh=H-h經(jīng)過6次重復(fù)測量，其中最大與最小之差3mm。測量結(jié)果取平均值，這樣測量重復(fù)性給出的標準不確定度為；

被檢量器排液時存在著殘留量，經(jīng)過6次重復(fù)測量被檢量器液位高度差Δh，其中最大與最小之差1mm，故殘留量的不確定度為：

這樣液位高度差的標準不確定度為：

[u(Δh)]2=[u(Δh1)]2+|[u(Δh2)]2+[u(Δh3)]2=(1.186)2+(0.577)2+(0.395)2=(1.377)2則：u(Δh)=1.38mm

(三)計量頸分度容量V1的不確定度u(V1)

(四)標準量器的不確定度u(VB)

標準量器的計量頸分度容量，按規(guī)程要求，不大于其標稱容量的5×10-5，均勻分布，故讀數(shù)誤差引起的標準不確定度為：

=1.99×10-3

20L標準量器的不確定度u(VB)為：

=2.02×10-3

100L標準量器的不確定度u(VB)為：

=2.83×10-3

500L標準量器的不確定度u(VB)為：

=0.01

(五)水溫度差的不確定度u(t)

水溫度差的變化界限為±0.2°C，概率均勻分布，則標準不確定度為：

(六)被檢量器水溫測量的不確定度u(t2)

水溫測量所用的溫度計其誤差界限為±0.2°C，概率均勻分布，則標準不確定度為：

五、相對擴展不確定度U95r評定

取k=2得

Ur=k×ucrel

=2×4.52×10-9

=9.04×10-9

測量不確定度報告與表示二等標準金屬量器的相對擴展不確定度為：

①10L：Ur=8.24×10-9,k=2 ②20L：Ur=8.26×10-9,k=2

③100L：Ur=9.04×10-9,k=2 ④500L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑤1000L：Ur=2.74×10-8,k=2 ⑥2000L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑦5000L：Ur=2.74×10-8,k=2

六、校準測量能力

(一)金屬量器示值最佳測量能力

分析過程中已選用最佳測量重復(fù)性較好的金屬量器進行連續(xù)測量，控制過程較好，因此可認為該相對擴展不確定度即為最佳測量能力。

(二)校準測量能力(CMC)

二等標準金屬量器示值誤差測量的CMC為:

①10L：Ur=8.24×10-9,k=2 ②20L：Ur=8.26×10-9,k=2

③100L：Ur=9.04×10-9,k=2 ④500L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑤1000L：Ur=2.74×10-8,k=2 ⑥2000L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑦5000L：Ur=2.74×10-8,k=2

依據(jù)技術(shù)資料：

1.JJG259-2005《標準金屬量器檢定規(guī)程》

2.JJG133-2005《汽車油罐車檢定規(guī)程》

黃炳森(1977.1-)，男，壯族，廣西南寧人，大學(xué)本科學(xué)歷，廣西計量檢測研究院，工程師，研究方向：流量計量檢測與研究。