礦山油罐車容積測量不確定度的評定

徐添喜

（福建閩科測試技術(shù)研究院有限公司，福建 福州 350003）

1 概述

1.1 測量依據(jù)

依據(jù)JJG 133—2005。

1.2 測量標(biāo)準(zhǔn)

二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、溫度計、測深鋼卷尺、丁字尺。

1.3 測量對象

汽車油罐車。

1.4 測量條件

環(huán)境溫度為：（5～35）℃；在遮陽棚內(nèi)，有良好的通風(fēng)條件，檢定水質(zhì)清潔，場地坡度不超過0.5度。

1.5 測量方法

采用容量比較法。選用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，按其使用規(guī)定，向油罐內(nèi)注入油罐標(biāo)稱容量的75%的水。每一次注水要測量標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)水溫，待罐內(nèi)水溫與壁溫平衡后，測量罐內(nèi)水溫并記錄，待油罐內(nèi)水面平穩(wěn)后，用專用尺測量空高值。

2 數(shù)學(xué)模型

式中V20j——油罐在20℃時，各檢定點的容積值，L；

Vdi——檢定油罐標(biāo)稱容量的75%～97%時，各檢定點的容積值，L；

α2——油罐材料的膨脹系數(shù)，/℃；

tgi——油罐內(nèi)水溫，℃；

Vbo——油罐在標(biāo)稱容量的75%時，實際容量值，L；

Vgi——油罐在標(biāo)稱容量的75%～97%范圍內(nèi)各檢定點注入水的實際值，L；

n——在標(biāo)稱容量的75%～97%范圍內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)量器的次數(shù)。

βW——水在(tbk～tgo)℃范圍內(nèi)的平均體膨脹系數(shù)，℃-1，βW=2×10-4℃-1；

tbi——標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)水溫，℃；

tgo——在標(biāo)稱容量的75%時油罐內(nèi)水溫，℃；

n——在標(biāo)稱容量的75%范圍內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)量器的次數(shù)；

tbk——標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)水溫，℃；

Vbk——標(biāo)準(zhǔn)金屬量器實際容量值，L；

Vbk——標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)稱值，L；

α1——標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的膨脹系數(shù)，/℃；

3 靈敏系數(shù)

以100000L的標(biāo)稱容量的10000L測量點為例，即V標(biāo)=10000L，油罐的膨脹系數(shù)為α2=1.2×10-5℃-1，水在(tbk～tgo)℃范圍內(nèi)的平均體膨脹系數(shù)βW=0.0002℃-1，℃，本次測得標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)水溫tbk平均值為18℃。油罐內(nèi)水溫平均值為19℃，根據(jù)多次對同類型的油罐車9000L～10000L對應(yīng)油罐內(nèi)液面上升的高度，得到其系數(shù)為10.5L/mm，則：

4 測量不確定度分量

4.1 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器容量的不確定度u (V標(biāo))

該項不確定度主要來源于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的定值不確定度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)金屬量檢定證書的信息，標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的允許誤差為±2.5×10-4，即如果注入10000L水允許誤差為±2.5×10-4×10000L=±2.5L，估計為均勻分布，因此：

自由度v0=50。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的線膨脹系數(shù)的不確定度u(α1)

金屬量器材質(zhì)為不銹鋼，其線膨脹系數(shù)α1=16.7×10-5℃-1，根據(jù)經(jīng)驗估計，其不確定度區(qū)間為[-1.67×10-5℃-1，1.67×10-5℃-1]，k=2，因此：

估計σ[u(α1)]/u(α1)為0.1，故自由度v2=50。

4.3 油罐的線膨脹系數(shù)的不確定度u(α2)

金屬量器材質(zhì)為不銹鋼，其線膨脹系數(shù)α2=12×10-5℃-1，根據(jù)經(jīng)驗估計，其不確定度區(qū)間為[-1.2×10-5℃-1，1.2×10-5℃-1]，k=2，因此：

估計σ[u(α2)]/u(α2)為0.1，故自由度v3=50。

4.4 水的體膨脹系數(shù)的測量不確定度u(βW)

水的體膨脹系數(shù)βW=2×10-4℃-1，根據(jù)經(jīng)驗估計，其不確定度區(qū)間為[-2×10-5℃-1，2×10-5℃-1]，k=2，因此：

估計σ[u(βW)]/u(βW)為0.1，故自由度v4=50。

4.5 油罐內(nèi)水溫的測量不確定度u(tgi)

測量水溫的溫度計本身的誤差界限為±0.1℃，以矩形分布估計：

估計σ[u(tgi)]/u(tgi)為0.1，故自由度v5=50。

4.6 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)水溫的測量不確定度u(tbk)

估計σ[u(tbk)]/u(tkk)為0.1，故自由度v6=50。

4.7 空高值測量的不確定度u(xj)

輸入量xj為兩次讀取空高值xj1和xj2的平均值，其不確定度主要來源于專用丁字尺的分度值讀數(shù)誤差，丁字的最大允差為±1mm，估計為均勻分布，因此：

估計σ[u(xj)]/u(xj)為0.1，故自由度v7=50。

5 測量不確定度分量一覽表

見表1。

表1 測量不確定度分量

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

7 擴(kuò)展不確定度

取k=2，則擴(kuò)展不確定度

8 校準(zhǔn)和測量能力(CMC)

本報告根據(jù)規(guī)程，對汽車油罐車容量為10000L的容量測量的相對擴(kuò)展不確定度Urel(V)(k=2)作了評定，汽車油罐車其他容量值的測量在同等條件下的測量可參考本報告。

因此該項目的CMC為：