燃油加油機(jī)檢定裝置的不確定度分析

原秀麗

誤差主要來源于裝置誤差、人員誤差、方法誤差和環(huán)境誤差。下面用100L金屬量器檢定燃油加油機(jī)為例進(jìn)行不確定度分析。

1.裝置誤差(來源于標(biāo)準(zhǔn)量器)

標(biāo)準(zhǔn)量器的不確定度u1表示;

按照J(rèn)JG443—2006燃油加油機(jī)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定,燃油加油機(jī)的檢定設(shè)備是金屬量器,其容量為100L,標(biāo)準(zhǔn)量器的允許誤差必須小于加油機(jī)允許誤差的1/5。燃油加油機(jī)的允許誤差為±0.3%,故此選用三等(不確定度為0.5×10^-3)的金屬量器即可滿足檢定要求,但為了提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度,在運(yùn)算過程中多數(shù)均選用二等量入式金屬標(biāo)準(zhǔn)量器,二等標(biāo)準(zhǔn)量器的總不確定度為2.5×10^-4,

故此:u₁=0.025%。

2.人員誤差(來源于標(biāo)準(zhǔn)量器的示值讀數(shù))

讀數(shù)誤差的不確定度用u2表示;

如果指示裝置的分辨率為δx,則存在著等概率,對(duì)于分辨率小于δx的裝置,任何激勵(lì)都將給出同一示值,方差即為寬度δx的矩形概率的方差;u2=(δx)2/12,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0.29δx。

金屬標(biāo)準(zhǔn)量器的最小分辨率δx,按規(guī)定不得大于金屬標(biāo)準(zhǔn)量器總不確定度的1/5,二等金屬標(biāo)準(zhǔn)量器的總不確定度為0.025% 所以讀數(shù)誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

u₂=0.29δx

=0.29×(0.00025/5)=0.0000145

即:u₂=0.001%

3.方法誤差(標(biāo)準(zhǔn)量器的殘留量)

方法誤差的不確定度用u3表示;

按照檢定規(guī)程的規(guī)定,二等金屬標(biāo)準(zhǔn)量器使用時(shí),當(dāng)液體排空后,在滴流狀態(tài)下需等2min后關(guān)閉閥門再進(jìn)行使用,以此達(dá)到每次使用時(shí)標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)液體殘留的一致程度。但在正常檢定過程中由于使用的人員的操作方法及等待時(shí)間的差異,避免不了要產(chǎn)生一定程度的誤差,經(jīng)試驗(yàn)得知100L標(biāo)準(zhǔn)量器的最大殘留量為±0.002L。

殘留量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

u₃=0.002/100 =0.00002

u₃=0.002%

4.環(huán)境誤差(油品溫度的變化)

溫度引起標(biāo)準(zhǔn)器體積的不確定度用u4表示:

設(shè)燃油加油機(jī)計(jì)量器內(nèi)的油溫為tJ(用油槍口處的油溫代替), 標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)的油溫為t_B。輸入到標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)的油品,在其各部位的溫度基本是均勻分布的。標(biāo)準(zhǔn)量器的材質(zhì)是1鉻18鎳9鈦不銹鋼,其材質(zhì)的體膨脹系數(shù)β=50×10^-6℃^-1,當(dāng)油溫每變化1℃時(shí),所引起標(biāo)準(zhǔn)量器體積變化的不確定度為:

u=β×(t_B-20)

=50×10-6×(21-20)

=0.00005

因檢定環(huán)境溫度的變化不能超過5℃,我們將其極限值定為5℃時(shí):則u4=0.00005×5=0.00025,

即u₄=0.025%

5.計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的誤差分析及總不確定度U

在燃油加油機(jī)的計(jì)量檢定裝置中,經(jīng)過上述誤差分析已找出各項(xiàng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。以上四項(xiàng)誤差中的第1、2、3項(xiàng)誤差均為正態(tài)分布,第4項(xiàng)為均勻分布。四項(xiàng)中有三項(xiàng)為正態(tài)分布,一項(xiàng)為均勻分布,因此可近似為正態(tài)分布。于是,置信水平(概率)約為95%,其置信因子k=2。

現(xiàn)按擴(kuò)展不確定度進(jìn)行計(jì)算,擴(kuò)展不確定度U又稱為總不確定度。他可用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)乘以覆蓋因子(類似置信因子)k,即可得出:

該燃油加油機(jī)計(jì)量檢定裝置的擴(kuò)展不確定度極為:

(編輯/永安)