膜式燃氣表測量結果不確定度評定

吳鐵城（漯河市質量技術監(jiān)督檢測中心，河南　漯河　462000）

膜式燃氣表測量結果不確定度評定

吳鐵城
（漯河市質量技術監(jiān)督檢測中心，河南漯河462000）

膜式燃氣表是計量燃氣消耗量的常用計量器具，其量值是否準確直接保證貿(mào)易結算的公平合理。通過對測量結果進行的不確定度評定，從而對檢測設備及檢測樣品做出適當?shù)脑u價，以驗證其是否符合相關標準的規(guī)定。本文以漯河市質量技術監(jiān)督檢驗測試中心燃氣表檢定計量標準建立時取得的數(shù)據(jù)為基礎，依據(jù)2005年我國發(fā)布的膜式燃氣表檢定規(guī)程，在規(guī)定的標準環(huán)境條件下對膜式燃氣表測量結果的不確定度進行分析和評定。

膜式燃氣表；不確定度；評定

1　概述

膜式燃氣表是計量燃氣消耗量的常用計量器具，其量值是否準確直接保證貿(mào)易結算的公平合理。眾所周知對膜式燃氣表進行檢測時，不管檢測方法和檢測設備如何完善，由于眾多外界因素的影響，檢測得到的數(shù)據(jù)具有相當?shù)姆稚⑿浴Ｍㄟ^對測量結果進行的不確定度評定，從而對檢測設備及檢測樣品做出適當?shù)脑u價，以驗證其是否符合相關標準的規(guī)定。

本文以漯河市技術監(jiān)督檢驗測試中心燃氣表檢定計量標準建立時取得的數(shù)據(jù)為基礎，依據(jù)2005年我國發(fā)布的膜式燃氣表檢定規(guī)程，在規(guī)定的標準環(huán)境條件下對膜式燃氣表測量結果的不確定度進行分析和評定，可以驗證0.5級鐘罩式氣體流量標準裝置能否滿足檢定要求。

1.1測量依據(jù)

JJG577—2005《膜式燃氣表檢定規(guī)程》。

1.2環(huán)境條件

溫度（20±2）℃，濕度（45～75）%RH，大氣壓力：（86～106）kPa。

1.3測量標準

0.5級鐘罩式氣體流量標準裝置

1.4被測對象

B級膜式煤氣表

1.5測量過程

將鐘罩內(nèi)余壓調(diào)到規(guī)定的檢定壓力，使燃氣表在公稱流量下平穩(wěn)運行不少2 min然后打開出氣閥門使鐘罩按規(guī)定下降，記錄于鐘罩體積定點控制起止間隔和相應的燃氣表體積值，并記錄氣溫、鐘罩內(nèi)水溫、壓力、大氣壓力、相對溫度，燃氣表進口端壓力等。由于本檢定裝置是雙表位的，因此，在Qmax流量點時，應以溫度和壓力變化最大的第2表位的燃氣表為例，測量100L來評定測量不確定度。

2　數(shù)學模型

按國家規(guī)程要求煤氣表檢定前應在恒溫恒濕實驗室中放置4小時以上，并且一次檢定所需時間較短，可認為鐘罩內(nèi)氣體溫度Ts和燃氣表進口處氣體溫度Tm基本一致，因此數(shù)學模型可化簡：

式中：

ΔV—燃氣表的示值誤差

Vs—鐘罩的容積

Vm—燃氣表的示值

Ps—鐘罩內(nèi)的絕對壓力

Vref—通過燃氣表的實際體積

Pm—燃氣表進口處的絕對壓力

3　輸入量的標準不確定度評定

B級燃氣表在Qmax檢定點檢定100L時，測得標準器處的相對壓力為P1=1270Pa；燃氣表處進口端的相對壓力為P2=1040Pa，大氣壓力P0=98100Pa，因此Vref=100.2L。

3.1輸入量Vm的標準不確定度μ（Vm）的評定

（1）測量重復性導致的標準不確定度μ（Vm1）可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類評定方法評定。

在燃氣表Qmax檢定點，在重復性條件下連續(xù)進行10次測量，得到測量列：

101.5L，100.9L，101.1L，101.5L，101.5L，101.5L，101.2L，100.9L，101.2L，101.9L

單次實驗標準差

∴u（Vm1）=S=0.266L 自由度v（Vm1）=9

（2）燃氣表的最小分度值的不確定度μ（Vm2）

燃氣表的最小分度值為0.2L，故讀數(shù)誤差為±0.1L

所以u（Vm）=v（Vm）=9.8

3.2輸入量Vs的標準不確定度μ（Vs）的評定

輸入量Vs標準不確定度μ（Vs）采用B類方法進行評定。鐘罩標準裝置經(jīng)上級計量檢定部門檢定合格，根據(jù)JJG165-2005《鐘罩式氣體流量標準裝置檢定規(guī)程》中給出的Vs的相對擴展不確定度不大于0.5%。由于是測量100L，所以Vs的擴展不確定度不大于0.5L，包含因子k1=2，則標準不確定度為：

估計其不可信度0.1，則自由度u（Vs）=50

3.3輸入量Ps的測量引入的標準不確定度μ（Ps）

由于標準器內(nèi)的絕對壓力Ps是通過U型管壓力計測量鐘罩內(nèi)的余壓P1和大氣壓力P0得到，其服從均勻分布，通過各測量分量的輸入可得到Ps的不確定度μ（Ps），因此：

（1）測量鐘罩余壓P1的U型管壓力計準確度為2.5級，最大允許誤差=P1×（±2.5%）=1270×（±2.5%）=±32 Pa

（2）裝置壓力P1波動不大于50 Pa

（3）測量大氣壓力的空壓表最大允許誤差為：200Pa

綜上所述：u（Ps）=

3.4輸入量Pm的測量引入的標準不確定度μ（Pm）

同上，燃氣表進口端的絕對壓力Pm通過測量燃氣表進口端的余壓P2和大氣壓力P0得到，因此：

（1）測量燃氣表進口端的U型管壓力計準確度為2.5級，

最大允許誤差=P2×（±2.5%）=1040×（±2.5%）=± 26 Pa

（2）燃氣表進口端壓力P2波動不大于50 Pa

（3）測量大氣壓力的空壓表最大允許誤差為：200 Pa

綜上所述：u（Pm）=

4　合成標準不確定度的評定

4.1靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)：

4.2標準不確定度匯總表

見表1

4.3合成標準不確定度的計算

合成標準不確定度按下式計算：

有效自由度為：

5　擴展不確定度的評定

根據(jù)不確定度的定義，檢測得到的數(shù)據(jù)是在95%的置信水平下，以檢測值為中心的一個區(qū)間，它表示了測量結果的可疑程度。

取置信概率p=95%，veff=45。

查t分布表 k95=t95（veff）=t95（45）=2.01

擴展不確定度 U95=k95Uc（ΔV）=0.82L

表1　標準不確定度匯總表

6　測量不確定度的報告與表示

在Qmax流量點，測量100L時燃氣表基本誤差測量結果的相對擴展不確定度為

U=0.82%k=2

7　結語

測量不確定度評定是測量技術的重要概念，也是保證檢測質量的重要要素，被我國納入法制計量管理范疇。根據(jù)評定結果與相關規(guī)程規(guī)范有關數(shù)據(jù)的比較，可以判斷是否滿足檢測要求。從不確定度計算入手，根據(jù)各不確定度分量所占份量分析誤差的主要來源，研究如何采取有效措施減小誤差，提高測量的準確性保證量值傳遞的準確統(tǒng)一有重大意義。

［1］國家質量技術監(jiān)督局.JJG1059-1999測量不確定度評定與表示［S］.北京：中國計量出版社，1999.

［2］常用測量不確定度評定方法及應用實例［M］.北京：中國計量出版社，2000.

Evaluation of Uncertainty of Measurement Results of Membrane Gas Meter

Wu Tiecheng
（Luohe Quality and Technology Supervision and Inspection Center，Luohe Henan 462000）

Membrane type gas meter is a commonly used measuring instrument which calculates the consumption of fuel gas.The accuracy of the value of a quantity will ensure a fair trade settlement.Through the uncertainty evaluation to the measured results to make an appropriate evaluation to the testing equipment and the testing samples to test whether they accord with the provisions of relevant standards.This text is based on the data when the gas meter calibration and measurement standards of quality and technical supervision，inspection and testing center in Luohe City are set up.According to the membrane type gas table verification regulation which is published in China in 2005，to analyse and evaluate the uncertainty of membrane type gas table of measurement results under the provisions of the standard environmental conditions.

membrane gas meter；uncertainty；evaluation

TG80

A

1003-5168-（2016）04-0071-03

2016-3-20

吳鐵城（1991-），男，本科，檢定員，研究方向：儀器儀表。