水龍頭流量測(cè)試設(shè)備流量計(jì)校準(zhǔn)的不確定度評(píng)定＊

廖榮華 商 蓓 趙海煒

（1路達(dá)（廈門(mén)）工業(yè)有限公司 福建 廈門(mén) 361022）（2中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)（陜西）有限公司 陜西 咸陽(yáng) 712000）

水龍頭流量測(cè)試設(shè)備流量計(jì)校準(zhǔn)的不確定度評(píng)定＊

廖榮華1商 蓓2趙海煒1

（1路達(dá)（廈門(mén)）工業(yè)有限公司 福建 廈門(mén) 361022）（2中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)（陜西）有限公司 陜西 咸陽(yáng) 712000）

分析水龍頭流量測(cè)試設(shè)備流量計(jì)校準(zhǔn)的不確定度影響因素，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型以及計(jì)算流量計(jì)校準(zhǔn)中的不確定度分量，確定總的不確定度，最終得到流量計(jì)的不確定度。

流量測(cè)試設(shè)備 數(shù)學(xué)模型 流量計(jì)校準(zhǔn) 不確定度

前言

流量要求是水龍頭重要的技術(shù)指標(biāo)，在GB 18145－2003《陶瓷片密封水嘴》和QB 1334－2004《水嘴通用技術(shù)條件》中均明確規(guī)定。流量測(cè)試設(shè)備常用的速度式流量計(jì)準(zhǔn)確與否直接影響到測(cè)試結(jié)果。根據(jù)GB/T 17025－2008《檢測(cè)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》和ISO/IEC 17025《檢測(cè)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力通用要求》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，衛(wèi)浴產(chǎn)品檢測(cè)機(jī)構(gòu)或生產(chǎn)商在申請(qǐng)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可過(guò)程中，校準(zhǔn)或自校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該有能力對(duì)所有的結(jié)果進(jìn)行不確定度的評(píng)定。

1 不確定度的評(píng)定目的

在水龍頭流量測(cè)試過(guò)程中，流量計(jì)校準(zhǔn)的不確定度對(duì)流量的檢測(cè)結(jié)果影響很大，根據(jù)ISO/IEC 17025《檢測(cè)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力通用要求》規(guī)定，對(duì)測(cè)量設(shè)備除非已經(jīng)證實(shí)校準(zhǔn)帶來(lái)的貢獻(xiàn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果總的不確定度幾乎沒(méi)有影響，否則應(yīng)確保所用設(shè)備能夠提供所需的不確定度的測(cè)量。因此，我們需要計(jì)算流量計(jì)校準(zhǔn)的不確定度。

2 流量校準(zhǔn)原理

根據(jù)JJG 198－1994《速度式流量計(jì)檢定規(guī)程》要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

3 建立數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型可以以相對(duì)示值誤差的形式給出：

式中：EL——相對(duì)示值誤差；

Ki——每個(gè)檢定點(diǎn)平均儀表系數(shù)，（m3）－1或L－1；

K0——流量計(jì)的儀表系數(shù)，（m3）－1或L－1。

4 不確定度的來(lái)源

被校準(zhǔn)流量計(jì)示值不確定度urel（EL）由下列不確定度構(gòu)成：

1）被校準(zhǔn)流量計(jì)重復(fù)測(cè)量引起的不確定度分量urel1（F1）。

2）環(huán)境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）。

3）流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引起的不確定度分量urel（B），分別由以下構(gòu)成：①標(biāo)準(zhǔn)裝置計(jì)時(shí)器引起的不確定度S1；②標(biāo)準(zhǔn)裝置電子稱(chēng)（衡器）引起的不確定度S2；③標(biāo)準(zhǔn)裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5。

4）大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）。

5）密度計(jì)測(cè)量引起的不確定度分量urel（ρ）。

5 不確定度分量評(píng)定

5.1 校準(zhǔn)時(shí)重復(fù)測(cè)量性引起的不確定度分量urel1（F1）

為了獲得重復(fù)性測(cè)量的不確定度，用標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)被校準(zhǔn)流量計(jì)示值誤差最大點(diǎn)20L/min點(diǎn)，進(jìn)行10次獨(dú)立測(cè)量，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 流量測(cè)試數(shù)據(jù)

平均值：

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

A類(lèi)相對(duì)不確定度

5.2 環(huán)境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）

根據(jù)JJG 198－1994規(guī)程，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置與被檢流量計(jì)間溫度、壓力的差異引起的單位流體體積的變化量小于流量計(jì)準(zhǔn)確度的1/10時(shí)，溫度不會(huì)對(duì)校準(zhǔn)帶來(lái)影響，不確定度可以忽略不計(jì)。

5.3 流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引起的不確定度分量urel（B）

5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置計(jì)時(shí)器引起的不確定度S1；

查計(jì)時(shí)器的技術(shù)資料可知，精度0.001 s計(jì)時(shí)器的容許誤差為±0.2%，流量計(jì)校準(zhǔn)時(shí)定時(shí)60s，60s點(diǎn)的允許誤差即半寬±0.2%×60＝±1.2s，不確定度均勻分布，其包含因子，則計(jì)時(shí)器引入的不確定度分量S1為：

不確定度類(lèi)型：B類(lèi)不確定度。

5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)裝置電子稱(chēng)（衡器）引起的不確定度S2

查電子稱(chēng)的校準(zhǔn)記錄可知，電子稱(chēng)量20kg的擴(kuò)展不確定度U＝4.9g，k＝2，則由電子稱(chēng)帶來(lái)的不確定度為：

不確定度類(lèi)型：B類(lèi)不確定度。

5.3.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5

設(shè)裝置一次測(cè)量最短時(shí)間為60s。將流量調(diào)到換向器檢定流量（最大流量、常用流量和最小流量下進(jìn)行），穩(wěn)定10min。操作換向10次，分別將換入和換出時(shí)間記作t入和t出，測(cè)量結(jié)果如表2、表3所示（不確定度中最大的一組）。

表2 換向器換入時(shí)間

表3 換向器換出時(shí)間

t入平均值：

t出平均值：

A類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

B類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5.4 大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）

由電子稱(chēng)的校準(zhǔn)記錄可知，大氣壓力表擴(kuò)展不確定度U＝0.2kPa，k＝2，則由大氣壓力表帶來(lái)的不確定度為：

不確定度為：u（D）＝U/k＝0.1

相對(duì)不確定度為：urel（D）＝u（D）/101×100%＝0.099%

5.5 密度計(jì)測(cè)量引起的不確定度分量urel（ρ）

查密度計(jì)的檢測(cè)證書(shū)可知，密度計(jì)的示值誤差為－0.02%，水密度檢測(cè)時(shí)為1 000kg/m3，此點(diǎn)的允許誤差為－0.02%×1 000＝－0.2kg

不確定度為：u（ρ）＝0.2/k＝0.115

相對(duì)不確定度為：urel（ρ）＝0.115/1 000×100%＝0.012%

6 合成不確定度

不確定度匯總表如表4所示。

表4 不確定度匯總表

綜上所述，合成不確定度為：

7 擴(kuò)展不確定度

取k＝2，擴(kuò)展不確定度

8 不確定度報(bào)告

測(cè)量范圍（2.33～20）L/min流量計(jì)內(nèi)校的示值誤差不確定為：

9 結(jié)論

根據(jù)筆者多年從事水龍頭流量測(cè)試設(shè)備流量計(jì)校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)，推薦采用靜態(tài)質(zhì)量法校準(zhǔn)，在評(píng)定不確定度的過(guò)程中應(yīng)對(duì)每一分量對(duì)合成不確定度的作用都要進(jìn)行評(píng)估，起重要作用的是“標(biāo)準(zhǔn)裝置計(jì)時(shí)器引起的不確定度”。因此，在校準(zhǔn)過(guò)程中一定要選擇高精度的計(jì)時(shí)器且能自動(dòng)操作控制，若選用秒表/體積法人工控制的方法來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，則流量計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中不確定度很大，很難滿足流量計(jì)的校準(zhǔn)要求。

TB31

B

1002－2872（2012）10－0015－03

廖榮華（1972－），本科，工程師；主要從事實(shí)驗(yàn)室技術(shù)工作。