燃油加油機校準結果不確定度分析

【摘要】 選用標準金屬量器作為主標準器，采用容積比對的方法對燃油加油機校準結果進行不確定度分析。圍繞測量重復性、標準器、被檢燃油加油機等不確定度來源進行評定。

【關鍵詞】 標準金屬量器;燃油加油機;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.037

Uncertainty Analysis of Fuel Tanker Calibration Results

ZHANG Xian

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： The standard metal gauge was selected as the main standard，and the method of volume comparison was used to analyze the uncertainty of the calibration results of the fuel refueling unit. The uncertainty sources were evaluated around the measurement repeatability standard and the fuel refueling unit.

Key words： standard metal gauge;fuel tanker;uncertainty

1 概述

1）校準依據：JJG 443-2015《燃油加油機》

2）計量標準：主要計量標準設備為三等標準金屬量器。

3）被測對象：燃油加油機的最大允許誤差±0.30%

4）測量方法：使用三等標準金屬量器進行校準，先將量器用介質打濕后排空2分鐘，處于準備狀態。使燃油加油機正常工作，設置好固定體積，介質通過加油槍注入量器內，當加油機按照固定體積加注完畢后，停止注入，并記錄出油口溫度和量器內油溫，讀取量器示值，反復測量三次。

2 燃油加油機校準計算以及數學模型

2.1 量器測得的在檢定溫度下[tJ]下的實際體積值[VBt]計算

[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]

式中：[VBt]為量器在[tJ]下給出的實際體積值，L;[VB]為量器在20 ℃下的標準體積容積，L;[tJ]、[tB]分別為加油機內流量測量變換器輸出的油溫（由油槍口處油溫代替）和量器內的油溫，℃;[βB]為金屬量器材質的膨脹系數：50×10-6/℃（不銹鋼），33×10-6/℃（碳鋼）;[βY]為介質的膨脹系數：12×10-4/℃（汽油），9×10-4/℃（煤油、輕柴油）。

2.2 體積量示值誤差計算

[EV=VJ-VBtVBt×100%]

式中：[EV]為加油機的體積相對誤差，%;[VJ]為加油機在[tJ]下指示的體積值，L。

3 方差和靈敏系數

3.1 傳播方差

[u2（Ev）=c12u2（VJ）+c22u2（VBt）]

3.2 靈敏系數

[c1=1VBt]，[c2=-VJVBt2]

4 不確定度分量

4.1 被校加油機[u（VJ）]

加油機分辨力為0.01 L，半寬為0.005 L，服從均勻分布，所以：

[u（VJ）=0.005 L3=0.00289 L]

4.2 校準加油機量器讀取實際體積值[VBt]的標準不確定度[u（VBt）]

根據[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]得到：

[u2（VBt）=c32u2（VB）+c42u2（βY）+c52u2（tJ）+c62u2（tB）+c72u2（βB）]

其中：[c3=1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）≈1]，[c4=VB（tJ-tB）]，[c5=VBβY]，[c6=VB（βB-βY）]，[c7=VB（tB-20）]。

4.3 [u（VBt）]不確定度分量

1）假設校準加油機為100 L三等標準金屬量器，最大允許誤差為5×10-4，100 L的標準金屬量器MPE：±0.05 L，服從均勻分布：

[u（VB）=0.05 L3=0.0289 L]

2）假設校準介質為汽油，膨脹系數為12×10-4/℃，MPE：±1.2×10-4/℃，油槍口處與量器內油溫相差1 ℃，服從均勻分布：

[u（βY）=1.2×10-4 ℃3=6.9×10-3 ℃]

3）使用溫度計最大允許誤差±0.2 ℃，由于溫度測量油槍口以及量器內溫度分布不均勻，取溫度測量誤差限為±0.3 ℃，服從均勻分布：

[u（tJ）=u（tB）=0.3 ℃3=0.173 ℃]

4）檢定燃油加油機的標準金屬量器材質為不銹鋼，金屬量器內油溫為10 ℃，膨脹系數為50×10-6/℃，取膨脹系數的誤差限位±5×10-6/℃，服從均勻分布：

[u（βB）=5×10-6 ℃-13=2.89×10-6 ℃-1]

5）對燃油加油機最大流量下進行3次重復性測量，誤差為0.04%，0.07%，0.12%得到重復性引入的不確定度：

[u（δ）=4.73×10-432.73×10-4]

燃油加油機的分辨力影響重復性，分辨力和重復性帶來的不確定度取較大者。

5 不確定度分量匯總表

[標準不確定度分量 不確定度來源 標準不確定度數值 靈敏系數 不確定度合成值 u（VJ） 被檢燃油加油機分辨力 0.0029L [1100L-1] 2.9×10-5 u（VBt） 金屬量器體積值 0.0415L [-1100L-1] 4.15×10-4 u（δ） 重復性 2.73×10-4 1 2.73×10-4 ]

6 合成不確定度評定

6.1 合成不確定度計算

[u（Ev）=c22u2（VBt）+u2（δ）=4.97×10-4]

6.2 示值誤差結果的擴展不確定度為

[Urel=k×u（Ev）=2×4.97×10-4=1.0×10-3]，（k=2）。

【參考文獻】

[1] 測量不確定度評定與表示JJF 1059.1-2012[S].

[2] 燃油加油機JJG 443-2015[S].

【作者簡介】

張弦（1985-），男，工程師，碩士，研究方向為流量檢測。