科里奧利質(zhì)量流量計(jì)示值誤差測(cè)量不確定度分析

胡永良，葉 楊

（太原太航德克森自控工程股份有限公司，山西 太原 030012）

1 概述

（1）測(cè)量依據(jù)：JJG 1038-2008《科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》。

（2）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：主要標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備為靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，如表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)器計(jì)量性能指標(biāo)

（3）被測(cè)對(duì)象：型號(hào)為L(zhǎng)ZL，口徑為DN80 mm，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.15級(jí)的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。

（4）測(cè)量方法：依據(jù)JJG 1038-2008《科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。以靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為標(biāo)準(zhǔn)器，使流體在相同的時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)流過被測(cè)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)器，比較兩者的輸出值，從而確定被測(cè)流量計(jì)的示值誤差。

2 建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播律

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

頻率輸出時(shí)，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的示值誤差E為

式中E：被測(cè)流量計(jì)在測(cè)量時(shí)間內(nèi)的累積質(zhì)量流量，kg；

ms——標(biāo)準(zhǔn)器在測(cè)量時(shí)間內(nèi)的累積質(zhì)量流量，kg。

式中：N——被測(cè)流量計(jì)在測(cè)量時(shí)間內(nèi)發(fā)出的累積脈沖數(shù)，P；

Km——被測(cè)流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/kg；

m——電子秤的示值，即稱重質(zhì)量，kg；

ρ——校準(zhǔn)用液體的密度，kg/m3；

ρa(bǔ)——空氣的實(shí)際密度，kg/m3。

2.2 不確定度傳播律

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源及評(píng)定

用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)一臺(tái)頻率輸出的DN80 mm科里奧利質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，介質(zhì)溫度21.5 ℃，介質(zhì)壓力0.15 MPa。對(duì)120 t/h流量點(diǎn)測(cè)量10次，重復(fù)性用貝塞爾公式計(jì)算，測(cè)量數(shù)據(jù)見表2：

表2 流量計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度 urel(ms)

上級(jí)檢定機(jī)構(gòu)檢定證書給出靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度為Urel=0.05%（k=2），則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ms )及相對(duì)靈敏系數(shù) crel(ms)分別為：

3.2 換向器時(shí)間差引入的不確定度 urel(Δt)

換向器在120 t/h流量點(diǎn)換入和換出的時(shí)間差Δt為0.11 s，時(shí)間差Δt引入的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量變化為0.06%。按矩形分布考慮，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Δt)及相對(duì)靈敏系數(shù)crel(Δt)分別為：

3.3 重復(fù)性的不確定度l(mb)

使用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在120 t/h流量點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次，取10次測(cè)量誤差的平均值作為該流量點(diǎn)的示值誤差。被測(cè)流量計(jì)的重復(fù)性為0.02%，則：

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總，見表3

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量互不相關(guān)，代入公式（3），得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

6 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

7 不確定度報(bào)告

使用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)DN80 mm科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的120 t/h流量點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，其測(cè)量結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為Urel=0.09%（k=2）。