燃油加油機(jī)校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分析

【摘要】 選用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器作為主標(biāo)準(zhǔn)器，采用容積比對(duì)的方法對(duì)燃油加油機(jī)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行不確定度分析。圍繞測(cè)量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)器、被檢燃油加油機(jī)等不確定度來源進(jìn)行評(píng)定。

【關(guān)鍵詞】 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器;燃油加油機(jī);不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.037

Uncertainty Analysis of Fuel Tanker Calibration Results

ZHANG Xian

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： The standard metal gauge was selected as the main standard，and the method of volume comparison was used to analyze the uncertainty of the calibration results of the fuel refueling unit. The uncertainty sources were evaluated around the measurement repeatability standard and the fuel refueling unit.

Key words： standard metal gauge;fuel tanker;uncertainty

1 概述

1）校準(zhǔn)依據(jù)：JJG 443-2015《燃油加油機(jī)》

2）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。

3）被測(cè)對(duì)象：燃油加油機(jī)的最大允許誤差±0.30%

4）測(cè)量方法：使用三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行校準(zhǔn)，先將量器用介質(zhì)打濕后排空2分鐘，處于準(zhǔn)備狀態(tài)。使燃油加油機(jī)正常工作，設(shè)置好固定體積，介質(zhì)通過加油槍注入量器內(nèi)，當(dāng)加油機(jī)按照固定體積加注完畢后，停止注入，并記錄出油口溫度和量器內(nèi)油溫，讀取量器示值，反復(fù)測(cè)量三次。

2 燃油加油機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算以及數(shù)學(xué)模型

2.1 量器測(cè)得的在檢定溫度下[tJ]下的實(shí)際體積值[VBt]計(jì)算

[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]

式中：[VBt]為量器在[tJ]下給出的實(shí)際體積值，L;[VB]為量器在20 ℃下的標(biāo)準(zhǔn)體積容積，L;[tJ]、[tB]分別為加油機(jī)內(nèi)流量測(cè)量變換器輸出的油溫（由油槍口處油溫代替）和量器內(nèi)的油溫，℃;[βB]為金屬量器材質(zhì)的膨脹系數(shù)：50×10-6/℃（不銹鋼），33×10-6/℃（碳鋼）;[βY]為介質(zhì)的膨脹系數(shù)：12×10-4/℃（汽油），9×10-4/℃（煤油、輕柴油）。

2.2 體積量示值誤差計(jì)算

[EV=VJ-VBtVBt×100%]

式中：[EV]為加油機(jī)的體積相對(duì)誤差，%;[VJ]為加油機(jī)在[tJ]下指示的體積值，L。

3 方差和靈敏系數(shù)

3.1 傳播方差

[u2（Ev）=c12u2（VJ）+c22u2（VBt）]

3.2 靈敏系數(shù)

[c1=1VBt]，[c2=-VJVBt2]

4 不確定度分量

4.1 被校加油機(jī)[u（VJ）]

加油機(jī)分辨力為0.01 L，半寬為0.005 L，服從均勻分布，所以：

[u（VJ）=0.005 L3=0.00289 L]

4.2 校準(zhǔn)加油機(jī)量器讀取實(shí)際體積值[VBt]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（VBt）]

根據(jù)[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]得到：

[u2（VBt）=c32u2（VB）+c42u2（βY）+c52u2（tJ）+c62u2（tB）+c72u2（βB）]

其中：[c3=1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）≈1]，[c4=VB（tJ-tB）]，[c5=VBβY]，[c6=VB（βB-βY）]，[c7=VB（tB-20）]。

4.3 [u（VBt）]不確定度分量

1）假設(shè)校準(zhǔn)加油機(jī)為100 L三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，最大允許誤差為5×10-4，100 L的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器MPE：±0.05 L，服從均勻分布：

[u（VB）=0.05 L3=0.0289 L]

2）假設(shè)校準(zhǔn)介質(zhì)為汽油，膨脹系數(shù)為12×10-4/℃，MPE：±1.2×10-4/℃，油槍口處與量器內(nèi)油溫相差1 ℃，服從均勻分布：

[u（βY）=1.2×10-4 ℃3=6.9×10-3 ℃]

3）使用溫度計(jì)最大允許誤差±0.2 ℃，由于溫度測(cè)量油槍口以及量器內(nèi)溫度分布不均勻，取溫度測(cè)量誤差限為±0.3 ℃，服從均勻分布：

[u（tJ）=u（tB）=0.3 ℃3=0.173 ℃]

4）檢定燃油加油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器材質(zhì)為不銹鋼，金屬量器內(nèi)油溫為10 ℃，膨脹系數(shù)為50×10-6/℃，取膨脹系數(shù)的誤差限位±5×10-6/℃，服從均勻分布：

[u（βB）=5×10-6 ℃-13=2.89×10-6 ℃-1]

5）對(duì)燃油加油機(jī)最大流量下進(jìn)行3次重復(fù)性測(cè)量，誤差為0.04%，0.07%，0.12%得到重復(fù)性引入的不確定度：

[u（δ）=4.73×10-432.73×10-4]

燃油加油機(jī)的分辨力影響重復(fù)性，分辨力和重復(fù)性帶來的不確定度取較大者。

5 不確定度分量匯總表

[標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 不確定度來源 標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)值 靈敏系數(shù) 不確定度合成值 u（VJ） 被檢燃油加油機(jī)分辨力 0.0029L [1100L-1] 2.9×10-5 u（VBt） 金屬量器體積值 0.0415L [-1100L-1] 4.15×10-4 u（δ） 重復(fù)性 2.73×10-4 1 2.73×10-4 ]

6 合成不確定度評(píng)定

6.1 合成不確定度計(jì)算

[u（Ev）=c22u2（VBt）+u2（δ）=4.97×10-4]

6.2 示值誤差結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為

[Urel=k×u（Ev）=2×4.97×10-4=1.0×10-3]，（k=2）。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示JJF 1059.1-2012[S].

[2] 燃油加油機(jī)JJG 443-2015[S].

【作者簡(jiǎn)介】

張弦（1985-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)榱髁繖z測(cè)。