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浮子流量计流量值不确定度的评定

发布时间:2019-04-21 20:48:17 浏览:

1 概述

(1) 测量依据:JJG 257—2007《浮子流量计》检定规程[1,2,3]

(2) 计量标准:主要标准设备为智能皂膜流量计, 钟罩作气源, 测量范围为20~2 000 m L/min。

(3) 被测对象:2.5级、4.0级、5.0级的浮子流量计。

(4) 测量方法:将被测流量计串联安装在智能皂膜流量计的上游, 当被测流量计的流量达到稳定时, 挤压皂膜, 读取皂膜流量计的显示流量, 记录皂膜流量计和被检流量计进口处的压力和温度, 每一个流量点测量2次, 取其最大示值误差作为该流量计的误差。依据规程计算出被检流量计在刻度状态下的实际流量。

2 数学模型

流量计在刻度状态下的实际流量为:

 

式中:qN为被检流量计在刻度状态下的实际流量;qV为智能皂膜流量计的显示流量值;pN、pS、pm分别为标准状态下、皂膜流量计和流量计前的气体绝对压力;TN、TS、Tm分别为标准状态下、皂膜流量计和流量计前的气体热力学温度;pN=101325 Pa;TN=293.15 K。

3 方差和灵敏系数

式中TS, Tm互为独立, pS, pm正强相关, 相关系数为+1, 因而得

 

灵敏系数

c6=-1, 其中, c1=1为测量重复性引入的不确定度的灵敏系数。

4 标准不确定度评定

4.1 测量重复性引入的不确定度分量u (qN)

来源于浮子流量计的重复性, 采用A类方法评定[4,5,6]

选择一个2.5级的浮子流量计 (型号规格为LZB-3W) 流量范围为25~250 m L/min, 在50、100、200 m L/min进行测量。

选择一个4.0级的浮子流量计 (型号规格为LZB-3W) 流量范围为60~600 m L/min, 在300、400、500 m L/min进行测量。

选择一个5.0级的浮子流量计 (型号规格为LZB-3W) 流量范围为0.1~1.5 L/min, 在200、500、1 000 m L/min进行测量。

对三个不同级别的浮子流量计在每点上重复测量10次, 平均值记为, 得到数据如表1所示。

表1 测量及计算数据表     下载原表

表1 测量及计算数据表

由贝塞尔公式求单次测得值, 得实验标准偏差计算结果如表1所示。

实际检定以两次测量算术平均值计算。所以:计算结果如表1所示。相对标准不确定为:计算结果如表1所示。

4.2 标准装置引入的不确定度分量u (qV)

测量的标准装置为智能皂膜流量计, 其准确度等级为1级, 采用B类方法评定, 假设为正态分布 (k=2) , 则标准装置引入的不确定度为:

 

4.3 被检流量计前绝对压力测量引入的不确定度分量u (pm)

被测流量计前绝对压力值得测量不确定度来源, 由U型管压力计和空盒气压表测量不准确引起, 这两个量互不相关。U型管压力计的最大允许误差为±2.5%, 测钟罩的压力范围为1 000~1 600 Pa内, 因此测钟罩压力带来的最大误差为±30 Pa, 空盒气压表证书给出的不确定度为70 Pa, 采用B类方法评定, 假设为均匀分布, 两个分量合成充分考虑了本地大气压力从最低到最高91~95 k Pa, 相对实验条件下的绝对压力值取最大, 则被检流量计前绝对压力值测量不确定度为:

4.4 被测流量计前热力学温度测量引入的不确定度u (Tm)

来源于温度计的分辨力引入的不确定度, 温度计的分度值为0.2℃, 采用B类方法评定, 假设为均匀分布。

相对于流量计前温度, 温度的变化在 (20±5) ℃, 取最大值, 则

 

4.5 皂膜流量计前热力学温度测量引入的不确定度u (TS)

来源于温度计的分辨力引入的不确定度, 温度计的分度值为0.2℃, 采用B类方法评定, 假设为均匀分布, 则

 

相对于流量计前温度, 温度的变化在 (20±5) ℃, 取最大值, 则

 

4.6 皂膜流量计前绝对压力测量引入的不确定度分量u (pS)

皂膜流量计前绝对压力值的测量不确定度来源, 由U型管压力计和空盒气压表测量不准确引起, 这两个量互不相关, 由于管路压损很小, 皂膜流量计前压力绝对值的变化对这个分量的影响可以忽略不计。U型管压力计的最大允许误差为±2.5%, 测钟罩的压力范围为1 000~1 600 Pa内, 因此测钟罩压力带来的最大误差为±30 Pa, 空盒气压表证书给出的不确定度为70 Pa, 采用B类方法评定, 假设为均匀分布, 两个分量合成充分考虑了本地大气压力从最低到最高91~95 k Pa, 相对实验条件下的绝对压力值取最大, 则被检流量计前绝对压力值测量不确定度为:

 

5 合成标准不确定度

各相对标准不确定度的分量如表2所示。

表2 相对标准不确定度分量     下载原表

表2 相对标准不确定度分量

6 相对合成标准不确定度

 
 

各流量点的相对合成标准不确定度如表3所示。

表3 相对合成标准不确定度及扩展不确定度     下载原表

表3 相对合成标准不确定度及扩展不确定度

7 相对扩展不确定度

取k=2, 则Urel=kurc (qN) , 计算结果如表3所示。

8 CMC评定报告

2.5级, 50 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.1%, k=2;

2.5级, 100 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.5%, k=2;

2.5级, 200 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.2%, k=2;

4.0级, 300 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.4%, k=2;

4.0级, 400 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.1%, k=2;

4.0级, 500 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.3%, k=2;

5.0级, 200 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.4%, k=2;

5.0级, 500 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.1%, k=2;

5.0级, 1 000 m L/min在刻度状态下的实际流量的不确定度Urel=1.3%, k=2。