氣體浮子流量計示值誤差的測量不確定度評定

依據JJG257-2007《浮子流量計檢定規程》，筆者研制了一套氣體流量計檢定裝置。該檢定裝置主要由空氣壓縮機、濕式流量計、穩壓裝置、信號采集裝置和計算機組成。該裝置由濕式流量計作為主標準器，空氣壓縮機提供氣源，經(jīng)三級穩壓裝置進(jìn)行穩壓，氣源經(jīng)被檢流量計接入主標準器，在被檢流量計入口設有壓力和溫度傳感器，通過(guò)流量調節使被檢流量計達到要檢定的刻度值，濕式流量計氣體體積通過(guò)數字化處理，在計算機上直接讀取檢測值。

該裝置的準確度等級達到0.5級，測量范圍為（0.01～12）m³/h，能夠對1.0級及以下，口徑為（4～20）mm的氣體浮子流量計進(jìn)行檢定，該裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便。

將被檢流量計連接到主標準器前，用檢定裝置流量調節閥調節被檢流量，開(kāi)始進(jìn)行檢定，檢定過(guò)程中記錄被檢流量計進(jìn)口壓力、進(jìn)口溫度，以及濕式流量計進(jìn)口壓力、進(jìn)口溫度和檢定數據。

一、測量模型

式中：E——示值誤差；q_vs——流量計的刻度值；q_N——流量計在刻度狀態(tài)下的實(shí)際流量；q_max——流量計的上限刻度流量。

由于流量計的上限刻度是固定值，因此引入測量不確定度是兩個(gè)輸入量q_vs和q_N。

二、各輸入量引入的不確定度

1.輸入量q_vs引入的標準不確定度

q_vs引入的不確定度主要由被檢浮子流量計的測量重復性引入，屬于A(yíng)類(lèi)不確定度評定。在最大流量點(diǎn)200L/min處測量10次，結果（單位：L/min）分別為200.437、201.892、200.014、201.242、202.987、202.345、201.452、201.467、202.134、203.242。

實(shí)驗標準偏差：

取兩次測得值的平均值作為測量結果，所以由測量重復性引入的A類(lèi)標準不確定度為

2.輸入量q_N引入的標準不確定度

輸入量q_N引入的標準不確定度主要由流量標準裝置、標準表壓力、標準表溫度、被檢流量計進(jìn)口壓力、被檢流量計進(jìn)口溫度等引入。由規程可得如下公式：

式中：qv——主標準器的流量；PN、Ps、Pm——刻度狀態(tài)、氣體裝置內、流量計入口處的氣體絕對壓力；TN、Ts、Tm——刻度狀態(tài)、氣體裝置內、流量計處的氣體熱力學(xué)溫度。

P_N=101325Pa；T_N=293.15K

靈敏系數計算：

（1）由主標準器引入的標準不確定度u_B1

由主標準器濕式流量計的檢定證書(shū)可知，其準確度等級為0.2級，按B類(lèi)評定，設為均勻分布，則

（2）濕式流量計壓力引入的標準不確定度u_B2

由檢定證書(shū)可知，標準表壓力傳感器為0.5級，按B類(lèi)評定，設為均勻分布，則

（3）濕式流量計溫度引入的標準不確定度u_B3

由濕式流量計的溫度傳感器的證書(shū)可知，其示值滿(mǎn)足最大允許誤差±1.0℃（1.0K），按B類(lèi)評定，設為均勻分布，則

（4）被檢浮子流量計進(jìn)口溫度引入的標準不確定度u_B4

由測量被檢浮子流量計進(jìn)口溫度的溫度傳感器的證書(shū)可知，其示值滿(mǎn)足最大允許誤差±1.0℃（1.0K），

按B類(lèi)評定，設為均勻分布，則

（5）被檢浮子流量計進(jìn)口壓力引入的標準不確定度u_B5

由標準表壓力傳感器檢定證書(shū)可知，其準確度等級為0.2級，按B類(lèi)評定，設為均勻分布，則

三、合成標準不確定度（見(jiàn)表1）

表1 合成標準不確定度

B類(lèi)標準不確定度的合成：

示值誤差的合成標準不確定度為

相對合成標準不確定度為_ucrel=0.94/200=0.47%

四、測量結果示值誤差的相對擴展不確定度

相對擴展不確定度為U_crel=_kucrel=1.0%（k=2）