機(jī)械式溫度補(bǔ)償膜式燃?xì)獗硎局嫡`差評定與分析

陳金虎

（晉中市綜合檢驗(yàn)檢測中心，山西 晉中 030600）

機(jī)械式溫度補(bǔ)償燃?xì)獗恚ㄒ韵潞喎Q溫補(bǔ)燃?xì)獗恚儆谌莘e式氣體流量計(jì)。當(dāng)溫補(bǔ)燃?xì)獗碓谔鞖庋谉峄蚝涞膽敉夤ぷ鲿r(shí)，可以有效補(bǔ)償因環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的燃?xì)鈸p耗和修正誤差，保證其計(jì)量性能符合規(guī)程要求。

根據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度的評定與表示》和JJG（晉）23-2023《機(jī)械式溫度補(bǔ)償膜式燃?xì)獗頇z定規(guī)程》，文章采用晉中市綜合檢驗(yàn)檢測中心膜式燃?xì)獗頇z定裝置在檢定結(jié)果中測得的數(shù)據(jù)，對機(jī)械式溫度補(bǔ)償膜式燃?xì)獗硎局嫡`差不確定度評定進(jìn)行分析。

1 不確定度評定的主要條件

1.1 檢測在規(guī)程允許的環(huán)境條件下進(jìn)行

檢定溫度為（20±5）℃；大氣壓力為86～106 kPa；相對濕度為30%～75%。在此次檢測中實(shí)際測量溫度為21 ℃，相對濕度為55%RH，大氣壓力為91 kPa。

1.2 測量標(biāo)準(zhǔn)裝置信息

使用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為全自動燃?xì)獗頇z定裝置，型號為MDKWS12，裝置的不確定度：Urel=0.5%，k=2，測量范圍：0.016～6 m3/h。

1.3 被測對象信息

溫補(bǔ)燃?xì)獗頊y量范圍為0.025～4 m3/h，最大允許誤差MPE：±1.5%。

1.4 測量過程

利用溫控裝置將檢定環(huán)境溫度調(diào)至21 ℃，將溫補(bǔ)燃?xì)獗碓谏鲜霏h(huán)境條件下溫度平衡12 h后，按程序輸入被測燃?xì)獗硇畔ⅲS后發(fā)送參數(shù)啟動氣泵，升壓至溫補(bǔ)燃?xì)獗碜畲蠊ぷ鲏毫Φ?.5倍，不間斷持續(xù)3 min，觀察是否有泄漏；密封性檢定結(jié)束后，啟動真空泵，當(dāng)噴嘴前后達(dá)到一定的背壓比后，開始檢定壓損和示值誤差，電腦記錄被檢表實(shí)時(shí)的輸出值和相應(yīng)的燃?xì)獗眢w積值，并記錄氣溫、壓力、大氣壓力、相對溫度、燃?xì)獗磉M(jìn)口端壓力等。按照規(guī)程適當(dāng)選取3個檢定流量點(diǎn)，將流經(jīng)音速噴嘴處的氣體流量通過溫度壓力換算轉(zhuǎn)化成氣體實(shí)際體積值，與在同一管路上的被檢燃?xì)獗硭鬓D(zhuǎn)指示的體積值相比較，從而確定被檢燃?xì)獗淼幕菊`差，計(jì)算其相應(yīng)不確定度。

2 不確定度評定時(shí)溫補(bǔ)燃?xì)獗淼臋z定方法

在溫補(bǔ)燃?xì)獗淼臋z定條件達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，在最大流量狀態(tài)下預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于1 min，開始檢定的時(shí)機(jī)應(yīng)是流經(jīng)的燃?xì)怏w積至少達(dá)到溫補(bǔ)燃?xì)獗砘剞D(zhuǎn)體積的50倍時(shí)進(jìn)行檢測，多次測得的示值誤差中最大值與最小值相應(yīng)的差值應(yīng)小于2%；如果在各個流量點(diǎn)測得的示值誤差符號一致，那么相應(yīng)示值誤差的絕對值應(yīng)小于1%。

在進(jìn)行溫補(bǔ)燃?xì)獗淼氖局嫡`差檢定時(shí)，應(yīng)該對最少通氣量有要求，符合計(jì)量性能的規(guī)定，參考溫補(bǔ)燃?xì)獗碜钚》侄戎?，一般?yīng)不少于最小分度值的200倍，而且在流量檢定點(diǎn)不應(yīng)少于1 min內(nèi)流經(jīng)的燃?xì)怏w積量。為了減少相對固定周期性變化帶來的影響，要讓溫補(bǔ)燃?xì)獗淼淖钚∥蛔州喼辽俎D(zhuǎn)動一圈，另外在檢定小流量點(diǎn)的過程中，由于檢定時(shí)間較長，可以適當(dāng)減少通氣量，但要確保燃?xì)馐局档臏?zhǔn)確。

在溫補(bǔ)燃?xì)獗頇z定中選取的流量點(diǎn)可分為大流量、中流量和小流量。大流量檢定點(diǎn)選取Qmax，中流量檢定點(diǎn)選取0.2Qmax，小流量檢定點(diǎn)選取范圍在Qmin～3Qmin，為保證量值準(zhǔn)確可靠，選擇在每個流量點(diǎn)重復(fù)檢定兩次。也可根據(jù)實(shí)際情況或者因某次檢定數(shù)據(jù)偏差大，適當(dāng)增加檢定次數(shù)。

3 不確定度評定測量模型

測量模型：

式中：E-單次測量的示值誤差，%；

Vm-被檢燃?xì)獗淼氖局?，L；

Vref-通過燃?xì)獗淼臍怏w實(shí)際值標(biāo)準(zhǔn)器的體積值，L。

4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

4.1 由示值誤差測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA的評定

該相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是由于被檢溫補(bǔ)燃?xì)獗淼氖局嫡`差測量重復(fù)性引起的，采用A類評定方法進(jìn)行評定，通過測量3塊燃?xì)獗淼氖局嫡`差、合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差來計(jì)算示值誤差測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

對3塊G2.5膜式燃?xì)獗?，選取Qmax流量點(diǎn)，連續(xù)重復(fù)測量6次，分別得到測量列，見表1。

表1 對3塊G2.5膜式燃?xì)獗淼臏y量值 單位：%

計(jì)算列表，見表2。

表2 對表1測量值的計(jì)算列表

由表2得知相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

選取0.2Qmax流量點(diǎn)，連續(xù)重復(fù)測量6次，分別得到測量列，見表3。

表3 選取0.2Qmax流量點(diǎn)，重復(fù)測量6次的測量值 單位：%

計(jì)算列表，見表4。

表4 對表3測量值的計(jì)算列表

由表4得知相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

選取Qmin流量點(diǎn)，連續(xù)重復(fù)測量6次，分別得到測量列，見表5。

表5 選取Qmin流量點(diǎn)，連續(xù)測量的測量值 單位：%

計(jì)算列表，見表6。

表6 對表5測量值的計(jì)算列表

由表6得知相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.2 由音速噴嘴的流出系數(shù)和濕式流量計(jì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur(Cd)的評定

由檢定證書可知，流出系數(shù)的相對擴(kuò)展不確定度U=0.1 6%，k=2，則由音速噴嘴的流出系數(shù)引入的相對擴(kuò)展不確定度分量為：

由檢定證書可知，濕式流量計(jì)的相對擴(kuò)展不確定度U=0.2 0%，k=2，濕式流量計(jì)在Qmin流量點(diǎn)處使用，則由濕式流量計(jì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

4.3 由音速噴嘴和濕式流量計(jì)前滯止壓力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur(P0)的評定

由儀器的使用說明書得知絕壓變送器準(zhǔn)確度等級為0.2級，可以按均勻分布來考慮，則由音速噴嘴和濕式流量計(jì)前滯止壓力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

4.4 由音速噴嘴和濕式流量計(jì)前滯止溫度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur(T0)的評定

由上級權(quán)威檢定機(jī)構(gòu)出具的溫度變送器校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=0.℃1 ℃1，k=2，則由音速噴嘴和濕式流量計(jì)前滯止溫度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

4.5 由溫補(bǔ)燃?xì)獗硖帨囟纫氲南鄬?biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur(T )的評定

由上級權(quán)威檢定機(jī)構(gòu)出具的工況指示儀校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=0.℃1 ℃1，k=2，則由溫補(bǔ)燃?xì)獗硖帨囟纫氲南鄬?biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

4.6 由溫補(bǔ)燃?xì)獗硖帀毫σ氲南鄬?biāo)準(zhǔn)不確定度分量ur(P)的評定

由儀器的使用說明書得知絕壓變送器準(zhǔn)確度等級為0.2級，可以按均勻分布來考慮，則由溫補(bǔ)燃?xì)獗硖帀毫σ氲南鄬?biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

5 不確定度來源分析

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表7。

表7 不確定度來源分析表

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

在流量點(diǎn)Qmax：

在流量點(diǎn)0.2Qmax：

在流量點(diǎn)Qmin：

7 相對擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

取，k=2，在Qmax、0.2Qmax、Qmin流量點(diǎn)測量的示值誤差的相對擴(kuò)展不確定度分別為：

8 相對擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

溫補(bǔ)燃?xì)獗硎局嫡`差測量結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度為：

9 結(jié)論

通過機(jī)械式溫度補(bǔ)償膜式燃?xì)獗硎局嫡`差測量結(jié)果的不確定度評定的探討研究，規(guī)范了評定過程和評定程序，有效避免了在檢定過程中出現(xiàn)的各種不確定性，找出在檢定過程中影響較大的因素，并在以后的實(shí)際工作中加以注意和改進(jìn)，利于計(jì)量檢測人員更加科學(xué)、公正、嚴(yán)謹(jǐn)、高效地開展檢定和校準(zhǔn)工作。