稱(chēng)重法校準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)不確定度評(píng)定的研究

張宏巍 劉加樹(shù)

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠，安徽蚌埠 233010）

0.引言

煙草加工企業(yè)質(zhì)量流量計(jì)精度一般都選用0.1%的精度等級(jí)，但是加工工藝只要求質(zhì)量流量計(jì)精度達(dá)到0.5%即為合格。質(zhì)量流量計(jì)需要定期校準(zhǔn)，一般檢定單位到現(xiàn)場(chǎng)檢定通常采樣容積法和稱(chēng)重法對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。容積法需要拆卸流量計(jì)，安裝在容積法流量計(jì)校準(zhǔn)裝置上，十分不方便。稱(chēng)重法部分煙廠采用自校方式，通常采用的是稱(chēng)重法進(jìn)行校準(zhǔn)，只要示值誤差在允許的工藝誤差范圍內(nèi)就被認(rèn)定為合格。這種做法沒(méi)有考慮整個(gè)過(guò)程中的不確定度來(lái)源，缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。

1.校準(zhǔn)要求

計(jì)量特性是質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量精度要求為±0.5%。精度要求是示值誤差應(yīng)不大于最大允許誤差（±0.5%）與擴(kuò)展不確定度U（E）的差。

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器要求。電子秤最大量程一般不小于50kg，檢定分度值一般不大于2g，檢定合格。時(shí)間計(jì)時(shí)器分辨度為0.01s，檢定合格。

2.稱(chēng)重法在線(xiàn)校準(zhǔn)原理

在線(xiàn)校準(zhǔn)一般由電子秤、稱(chēng)重容器盒、管道流量控制裝置、管道、截止閥、快接頭、數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)等組成。

稱(chēng)重法工作原理是基于流體學(xué)連續(xù)性方程，將被校準(zhǔn)流量計(jì)與管道閥門(mén)串聯(lián)，流量計(jì)出口使用軟管放入到電子秤上稱(chēng)重容器盒。校準(zhǔn)的過(guò)程是使流體在相同的時(shí)間間隔期間流過(guò)在線(xiàn)流量計(jì)并且流入到電子秤的稱(chēng)重容器盒內(nèi)，比對(duì)流量計(jì)的累積量和電子秤的稱(chēng)重量，進(jìn)而確定被校準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量性能[1]。

3.不確定度來(lái)源

由于每臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)在線(xiàn)校準(zhǔn)時(shí)不確定度都不一致，故考慮以梗絲加料質(zhì)量流量計(jì)對(duì)不確定度進(jìn)行評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源有：一是測(cè)量重復(fù)性，主要表現(xiàn)在被校準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)示值。二是標(biāo)準(zhǔn)器精度，主要為電子秤和時(shí)間計(jì)數(shù)器。三是如果被校流量計(jì)沒(méi)有二次儀表還需要考慮到數(shù)據(jù)采集、傳送、處理等過(guò)程中的不確定度。

3.1 校準(zhǔn)累計(jì)量的確定

累計(jì)量的大小直接影響到示值誤差的大小。由于在校準(zhǔn)時(shí)質(zhì)量流量計(jì)二次儀表累計(jì)量顯示不是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，在讀數(shù)的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)因示值跳變而引起的誤差，如表1，預(yù)設(shè)介質(zhì)流量為60kg/h。

表1 校準(zhǔn)累計(jì)量與最大系統(tǒng)誤差關(guān)系表

從表1 中可以看下只要在25kg 左右的校準(zhǔn)累積量才會(huì)使得最大系統(tǒng)顯示誤差小于0.1%，所以一般選擇大于25kg 重量作為單次測(cè)量介質(zhì)的累計(jì)量。由于被校準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)累計(jì)量和電子秤稱(chēng)重容器盒存在一定的距離，實(shí)際兩個(gè)值并非完全是同一液體重量。這就需要要求到流量波動(dòng)不能過(guò)大，一般流量瞬時(shí)值變化周期為可選，選擇不同的周期流量瞬時(shí)值，流量波動(dòng)在5%范圍內(nèi)累積量差值大約為0.03%左右，對(duì)累計(jì)量的影響可以忽略不計(jì)，這些誤差都在測(cè)量重復(fù)性體現(xiàn)。

3.2 測(cè)量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測(cè)量重復(fù)性誤差u1（Q）。對(duì)梗絲加料質(zhì)量流量計(jì)在流量為60kg/h 校準(zhǔn)點(diǎn)下，每次累積量為30kg，對(duì)被校準(zhǔn)流量計(jì)連續(xù)測(cè)試量10 次，得到測(cè)量誤差數(shù)據(jù)為：0.201%；0.245%；0.211%；0.241%；0.204%；0.249%；0.206%；0.244%；0.204%；0.246%。采用A 類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定[2]。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)器精度標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.4 擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（E）。

表2 使用二次儀表標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

4.結(jié)語(yǔ)

從表2 和上位機(jī)讀數(shù)來(lái)看，沒(méi)有二次儀表不確定度分量值為0.0466%，上位讀數(shù)遠(yuǎn)比二次儀表讀數(shù)不確定度高，這還是在確保信號(hào)傳送在精度范圍內(nèi)進(jìn)行分析的，實(shí)際情況很難對(duì)信號(hào)傳送和處理的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，所以建議采用使用二次儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，必須每臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)算出擴(kuò)展不確定度。這樣的校準(zhǔn)結(jié)果才有參考意義。