（制冷及低温工程专业论文）空调器性能测试的不确定度研究.pdf

东南大学硕士学位论文 摘要 在测量领域，不确定度评定已成为一项重要且必须的工作，其方法也己基本成熟。多项国家及 国际标准都作出规定，在出具和使用测量结果时须附有不确定度说明。因此，空调器的性能测试中， 不确定度的评定也逐步受到有关部门和科研、生产单位的重视。 正确应用不确定度理论，对空调器测试结果进行合理评定的步骤为：首先，正确划分各不确定 度因素，尽量傲到不遗漏和不重复；其次，合理评定各因素的原始不确定度，即各测量参数的不确 定度；第三，正确推导各不确定度分量的传递关系；最后，理清各分量间的关系( 是独立的，还是 相关的) ，得到合成不确定度，井按需要合理表达成扩展不确定度。 但在实际评定过程中，仍然存在一些问题，如：因素考虑不周全；分量划分不合理，按中间变 量划分不确定度分量，却忽视中间变量间的相关性：各因素常按相互独立处理，但实际可能存在相 关性。针对这些问题，本论文进行了以下探讨和研究： ( 1 ) 将空调器测试的不确定度分为两大部分：由各参数测量的不准确，通过测量模型传递给测试结 果的不确定度：工况参数的测量不准确和控制偏差，引起的测试结果的不确定度和偏差。每一 部分又分为各个温度、压力等参数引入的不确定度。 ( 2 ) 评定各因素的原始不确定度：建立温度、压力、流量的合理评定模型，并对使用喷嘴测量风量 的情况，根据空气焓值法的空气状态，按标准1 2 ”提出的适用条件分析喷嘴的使用范围。 ( 3 ) 评定参数通过测量模型传递给测试结果的不确定度：对各被测参数，建立正确的不确定度传递 关系，在现有仪器的测量水平范围内，分析各参数本身不确定度的合适范围，讨论参数间相关 性对合成不确定度的影响。 “) 分析工况参数引起的测试结果的不确定度和偏差：建立空调器的仿真模型，分析工况在标准1 4 j 规定的允差范围内，对测试结果的影响程度。 ( 5 ) 编制空气焓值法测试的不确定度评定软件。 关键词：房间空调器，性能，测试，空气焓值法。不确定度工况模拟 末磷大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h ef i e l do fm e a s u r e m e n t ，i ti s i m p o r t a n t a n dn e c e s s a r yt oa s s e s st h e u n c e r t a i n t y , a n d t h e d e t e r m i n a t i o nm e t h o dt e n d st ob ep e r f e c t m e a n w h i l e ，m a n yn a t i o n a la n di n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sh a v e p r e s c r i b e dt h a tt h em e a s u r e m e n tu n c e r t a i n t ys h o u l db ea r a c h e dw h e np r e s e n t i n ga n du s i n gt h er e s u l t so f m e a s u r e m e l 谴s o ，t h eu n c e r t a i n t ya s s e s s m e n to nt h et e s t i n go fa i rc o n d i t i o n e rp e r f o r m a n c eh a sb e g u nt o c a t c ht h ee y e so f t h er e l a t i v es e c t i o n sa n ds o m es c i e n t i f i ca n dp r o d u c t i o nu n i t s t h es t e p so fr a t i o n a l l ya p p l y i n gt h eu n c e r t a i n t yt h e o r yt ot h ee v a l u a t i o no nt h eu n c e r t a i n t yi nt h e t e s t i n go f a i rc o n d i t i o n e rp e r f o r m a n c ea r e 藏sf o l l o w i n g ：f i r s t l y , r i g h t l ya n a l y z et h ef a c t o r so fu n c e r t a i n t y , n o tt ol e a v eo u to rr e p e a t ；s e c o n d l y , r a t i o n a l l ya s s e s st h eu n c e r t a i n t yo fe v e r yi n p u tq u a n t i 红；t h i r d l y , c o r r e c t l yd e d u c et h eu n c e r t a i n t yt r a n s f e rr e l a t i o n sf r o mt h ei n p u tq u a n t i t i e st ot h em e a s u r a n d ；f o u r t h l y , r i g h t l ya n a l y z et h er e l a t i o n s b e t w e e ne a c h i n p u tq u a n t i t i e s ( w h e t h e ri t i s i n d e p e n d e n to rc o r r e l a t i v e ) ， c a l c u l a t et h ea s s o c i a t e ds t a n d a r du n c e r t a i n t ya n dd e r i v et h ee x p a n d e du n c e r t a i n t ya sr e q u i r e d b u td u r i n gt h ea s s e s s m e n tt h e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m s s u c h 曩st h ei n c o m p l e t e n e s so ff a c t o r s c o n c e r n e d ；t h ei r r a t i o n a l i t yi nt h ep a r t i t i o no fu n c e r t a i n t yc o n t r i b u t i o n s - - p a r t i t i o n i n gt h eu n c e r t a i n t y c o n t r i b u t i o n si nt e r m so ft h em i d d l ev a r i a b l e sb u ti g n o r i n gt h ec o r r e l a t i v i t yb e t w e e nt h em i d d l ev a r i a b l e s ； t h ei g n o r a n c eo f t h ec o r r e l a t i v i t yt h a ta c t u a l l ye x i s t sb e t w e e nt h ei n p u tq u a n t i t i e sw h i c ha r eo r e nt r e a t e da s i n d e p e n d e n t bs o l v et h e s ep r o b l e m s t h ec o n c e f n so f t h i sa r t i c l ea r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) d i v i d et h em e a s u r e m e n tu n c e r t a i n t yi nt h et e s t i n go fa i rc o n d i t i o n e ri n t o2p a r t s ：t h eu n c e r t a i n t y t r a n s f e r r i n gf r o mt h ep a r a m e t e rm e a s u r e db yt h em e a s u r e m e n tm o d e l ；t h eu n c e r t a i n t yc a u s e db yt h e i n a c c u r a c yo f t h ew o r k i n g c o n d i t i o nm e a s u r e m e n ta n dt h ew a r pc a u s e db yt h ed e v i a t i o no f c o n t r o lo n t h ew o r k i n gc o n d i t i o n a n d e a c h p a r tc a nb ed i v i d e di n t ou n c e r t a i n t yc o n t r i b u t i o n sc a u s e db y t e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r er e s p e c t i v e l y ( 2 ) a s s e s st h eu n c e r t a i n t yo f e v e r yi n p u tq u a n t i t y ：e s t a b l i s ht h ea s s e s s m e n tm o d e lo f t e m p e r a t u r e ，p r e s s u r e a n df l u xr a t i o n a l l y f o rs y s t e m st h a ta p p l yn o z z l e st oa i rf l u xm e a s u r e m e n t ，a n a l y s i st h eu s i n g r a n g e o f n o z z l ea c c o r d i n gt ot h el i m i t sp r e s c r i b e db yt h es t a n d a r d # t j , i nt e r m so ft h ea i rs t a t ei na i r - e n t h a l p y m e t h o d ( 3 ) a s s e s st h eu n c e r t a i n t yt r a n s f e r r e df r o mt h ep a r a m e t e r sm e a s u r e db yt h em e a s u r e m e n tm o d e lt ot h et e s t r e s u l t ：e s t a b l i s ht h er i g h tt r a n s f e rr e l a t i o n ，a n a l y s i st h ea p p r o p r i a t er a n g eo f p a r a m e t e r s u n c e r t a i n t y a c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n ga c c u r a c yl e v e l so fi n s t r u m e n t s d i s c u s st h ei m p a c to f c o r m l a t i v i t yb e t w e e n p a r a m e t e r s0 nt h ea s s o c i a t e du n c e r t a i n t y , ( 4 ) a n a l y s i st h eu n c e r t a i n t ya n dw a r po f t e s tr e s u l tc a u s e db yw o r k i n gc o n d i t i o n ：e s t a b l i s ht h es i m u l a t i o n m o d e lo fa i rc o n d i t i o n e r , a n da n a l y s i st h ee f f e c to f w o r k i n gc o n d i t i o nt ot h et e s tr e s u l ti nt e r m so f t h e l i m i t sp r e s c r i b e db yt h es t a n d a r d 【4 i p r o g r a mt h es o f t w a r et oa s s e s st h eu n c e r t a i n t y o f a i r - e n t h a t p y m e t h o d k e yw o r d s ：a i r c o n d i t i o n e r , p e r f o r m a n c e ，t e s t i n g , a i r - e n t h a l p ym e t h o d ，w o r k i n gc o n d i t i o n ，s i m u l a t i o n 1 1 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：垫立日期：! ! ! ! 生如 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：叁垂蕉导师签名：日 期： 眇峻侈中专口绰 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 测量是科学研究的重要环节和手段人们认识自然、发现规律、验证定理，都需要对研究对象 的有关量值进行测量。人们的日常生产和生活也离不开测量。例如在生产过程中对各种环境条件和 状态参数的监控，对商品质量的检验。都需要测量有关的物理量。 在测量过程中，由于方法的缺陷、仪器的不准确、人们对研究对象认识的不足以及各种环境和 人为因素等，测量结果与真值间总是会存在一定的误差。误差的大小会影响测量结果的真实性，从 而影响研究结果、质量监控和检验结论等的准确性和正确性。然而由于测量过程中备种不确定因素 的存在。误差不可能完全消除。为了减小误差、提高测量结果的质量，首先必须正确评定误差的大 小。 同时，随着合作交流的增多，在引用数据、比较结果时通常也需要在同等级别的误差范围内 进行。特别是在国际间的交流和贸易中，各种基准量值必须统一，在基准量值和标准器的传递中， 必须正确评定传递误差。在提供各种数据和结论时，也必须附有合理的误差评定结果。且误差评定 必须遵从相同的标准。在这种相同的基准下，各种数据和结论才具有可比照性。 因此，误差的评定对于进一步改进测量的准确度、控制测量设各的成本投入、提高科学研究和 社会生产中各种结论的正确性、以及在合作交流中提供统一的对比平台，具有重要的意义和作用， 它渗透于科学研究、社会生产和人们日常生活的各个领域。 然而，在测量过程中，因测量对象的真值不可知，误差的大小无法准确得到，只能估计误差的 可能大小和分布情况称为不确定度。 1 9 6 3 年，美国国家标准局( b i b s ) 的e i s e n h a r t 提出了定量表示不确定度的建议。2 0 世纪7 0 年 代，n b s 在研究和推广测量保证方案( m a p ) 时，对不确定度的定量表示又有了进一步发展，不确 定度这个术语逐渐在测量领域内被广泛应用，但表示方法各不相同。基于统一不确定度表示方法的 必要性和迫切性，国际计量局( b i p m ) 在征求各国意见的基础上。起草了i n c 1 ( 1 9 8 0 ) 建议书， 并在1 9 8 1 年的第七十届团际计量委员会( c l p m ) 上批准了该建议，发布了c i 1 9 8 1 建议书。为了 进一步促进c i p m 方法在国际上的广泛使用，1 9 8 0 年c i m p 要求国际标准化组织( i s o ) 在1 n c 1 ( 1 9 8 0 ) 建议书的基础上，起草一份能广泛应用的指南性文件。1 9 9 3 年测量不确定度表示指南 ( g u m ) 以7 个国际组织的名义正式由i s o 出版发行。1 9 9 5 年又做了修订和重印。g u m 在术语定 义、概念、评定方法和报告的表达方式上都作了更明确的统一规定，代表了当前国际上表示测量结 果及其不确定度的约定做法，使不同国家、不同地区、不同学科、不同领域在表示测量结果及其不 确定度时具有一致的含义。 经过2 0 多年的争论、研究和发展，测量结果不确定度的评定和表示方法已趋于成熟，许多发达 国家和发展中国家已普遍采用，国际问的量值比对和实验数据比较，更要求提供包含因子或置信水 准约定的测量结果不确定度。目前，在我国推行的i s o i e c 导则2 5 ( 已修订为i s 0 1 7 0 2 5 ) 校准和 检测实验室能力的通用要求和i s 0 9 0 0 1 质量体系设计、开发、生产、安装和服务的质量保证 模式中，对测量结果的不确定度均有明确要求。导则2 5 指明校准实验室出具的每份证书或报告 都应包括有关测量结果不确定度评定的说明；在检测实验室出具的检测报告中，必要时也应予以说 明。i s 0 9 0 0 1 要求，所使用的测量设备应保证其测量不确定为已知。国标g b t 1 9 0 2 2 1 规定：“在进 行测量及在说明和使用测量结果时，应考虑在测量过程中所有重要的已被识别的不确定。” 因此，在空调器的性能测试中，有必要按照g u m 规定的方法和要求评定测试结果的不确定度。 在出具测试报告时，应提供完整的不确定度说明。 东南大学硕士学位论文 1 2 空调器性能测试的不确定度评定现状 空调器性能测试结果的不确定度基本可分为两部分：一是由于作为测量模型输入量的各参数测 量不准确通过测量模型传递给测试结果的不确定度；二是工况参数的测量不准确和控制偏差引 起的测试结果的不确定度和偏差。 房间空调器性能测试的方法有房间型量热计法、空气焓值法和风管量热计法等多种，其中空气 焙值法应用较广泛。在这种方法中需要测量空气的干球温度、湿球温度、大气压力和空调器送风 量，其中温度多使用铂电阻温度计测量，送风量使用长径喷嘴测量。因此，为评定测试结果的不确 定度，首先要正确评定温度、压力和风量的不确定度。 前人对温度测量不确定度评定的研究很多，但有许多是对某次检定结果的评定其评定的对象 为一个或几个温度点如赵福庆等人分析的，用二等铂电阻温度计作标准，采用比较法检定工业铂 电阻p t l 0 0 在1 0 0 的电阻值时。测量不确定度的评定过程“。这种评定过程只对单个温度点有效， 无法评定一段温度范围内的测量不确定度，而在空气焓值法试验中，温度是大致在0 5 0 范围 内变化的，不可能对每个温度点都用检定的方法评定其不确定度。因此这种方法缺乏普遍性，在 空调器测试试验中不适用。 施昌彦介绍了温度测量中不确定度评定的一般方法”，包括多次测量决定的a 类不确定度和测 量仪器准确度决定的b 类不确定度的评定方法，对本文的不确定度评定具有普遍的指导作用。 华小龙等人介绍了在制冷设备检测中使用工业铂电阻测量温度时，提高测量准确度的方法“， 在试验中可使用。其中介绍的p t l 0 0 铂电阻的温度与电阻值的关联式准确度较高，在空气焓值法 试验中可以采用。 邱萍等人对二等标准铂电阻温度计在锌凝固点及水沸点检定的不确定度进行了评定，并按不确 定度传播公式给出固定点间各温度点的扩展不确定度及包含因子”：贺宗琴介鲟；f 了n i s t 电阻温度 计校准的不确定度评定方法”，也包括固定点检定的不确定度评定方法和固定点间各温度点的不确 定度评定；郑玮等人对二等标准热电偶在4 1 9 5 2 7 1 0 8 4 6 2 范围内的不确定度进行了评定”“， 其方法与前两者类似。这种方法不仅评定了所检定的固定点的测量不确定度，还给出了固定点间的 不确定度评定方法，符合空调器测试中温度不确定度的评定要求。 以上方法评定的是铂电阻由检定点通过分度公式传递的不确定度，在实际测量中还应包括在被 测温度下，电阻值测量引入的不确定度。 压力的测量不确定度。般在传感器的说明书中有定义“可直接使用。 喷嘴测量的不确定度在标准。”中有明确的评定方法，但在空调器测试中，需要注意保证喷嘴 的使用条件，包括喷嘴处流速的限制，以及喷嘴中流体不可发生相变和凝露的要求。 在评定了被测参数的不确定度后，需要正确推导各不确定度的传递关系得到测试结果的合成 不确定度。李敏毅等人在空调器空气焓差法测量制冷( 热) 量方式及误差分析”1 文中给出了 其推导的不确定度的传递关系。但在空气焓值法中制冷( 热) 量是按空气的焓值、含湿量和风量 算出的而焓值和含湿量由空气的干球、湿球温度和大气压力决定，是中间变量且具有相关性。 李敏毅等人在评定合成不确定时首先推导出中间变量的不确定度再由中间变量合成得到结果的 不确定度这个过程中，忽视了中间变量间明显的相关性。为了消除中间变量间的相关性，应推导 出各直接被测参数的不确定度传播公式。且在结果中出具各直接被测参数引入的不确定度分量，有 利于分析研究各参数的不确定度对测试结果的影响程度，对改进试验台的测试准确度有指导意义。 以上的合成不确定度推导中，在各被测参数问的相关性未知时，一般按不相关计算。但在某些 试验中，参数间是有一定相关性的，如各测点共用一个信号采集通道，采集通道会给各参数带来不 确定度分量，这种分量间具有相关性：各温度测点的铂电阻共用一个万用表，由万用表引入的各温 度参数的不确定度也有一定的相关性。当把这些参数按不相关处理时，会带来不确定度评定的不准 确，因此有必要研究这种相关性对合成不确定度的影响程度，探讨参数问的相关性是否可以忽略， 在何种情况下可以忽略。 2 第一露靖论 在以上的评定中，计算的是被测参数通过测壤过程数学模戮传入的不确定腹分量。在现有的空 调器不确定度评定中，较少有人带虑工况的偏菠和不确定度对测试结果的影响”1 。 胡益雄根据试彀拟合方程得到：室外侧冷凝进风温度3 3 ，室内侧回风相对湿度5 8 时，室 沲铡嚣风干蘧浸瘦瘫2 7 ( 2 辫透变豫1 。k l d 2 9 整撬缝教嘉l 冷煮大约变纯l ，2 ，k l d 4 0 型辍缀豹 制冷薰大约变化0 8 ；室内侧回风温度2 s 。嫩外侧冷凝避风温度3 3 瓣，嶷内侧回风相对澎度 在5 8 附近变化l ，k l d 2 9 型机组的制冷量大约变化o 5 ，k l d 4 0 型机组的制冷量大约变化0 8 ； 室内侧回风温度2 8 ，回风相对湿度5 7 5 8 5 时，室外侧冷凝进风温度襁3 5 附近变化l ， k l d 2 9 型撬缀的制冷羹太约变化o 。s ，k l d 4 0 型枫组的割冷爨犬约变纯o 。7 。王剑锋等”列磬】全 年馁气候风冷热泵计算辊模援软讳禧击疆下结论；在室外测环壤溢度4 1 0 范国内，嚣一予球瀑 度，因湿度不同饱和空气进气工况的供热量( 即最大供热量) 与干冷却 ：况的制热量( 即最小供 热j t ) 相差8 1 0 ；室外侧环境干球温度从l o 下降到4 时，供热量下降2 0 。 根据以上的研究结果，工况的偏差和不确定发在标准豹允麓范围内，对测试结果仍有影“向。因 瑟，努矮分橱工援瓣铡试结果豹彩嫡是否可忽醛，获及在斑耱壤凝下可惫噻。 研究工况偏麓和不确定度对测试结果的影响，需要分析空调器的变工况性能。现有的分析方法 基本可分为两种：实验方法和计算机仿真的方法。实验方法是撤据实验数据，拟台出制冷( 热) 量 随工况变化的代数公式”1 ，或建或神经网络模拟嫩调器特性”。计算机仿真是根据空调器各部件的 绝构、黉熬弱瀛俸滚动特性，建焱数学搂受，避耱系统毪轭熬铸冀“”3 。 1 3 本论文的基本任务 锌鼹空气烩镶法潮试不确定浚译定靛瑗获，零逾文将遴嚣教下足毒瑟戆磷愁分摄； ( 1 ) 评定各因素的琢始不确定麈：建立温度、压力、流量的合璇不确定度评怒模型，并对使用喷嘴 测量风量的情况，根据空气焙值法的空气状淼。按标准 2 1 l 撬出的适用条件分析喷嘴的使州范 围： f 2 ) 译定参数通过测攮摸型传递绘测试结果的不勰定度：对各羧溯参数，建立菠确静不确定发健递 关系，在蠛寄仪器的溅量求平范围肉，分耩各参数不确定爱豹合适范围，讨论参数阕裰芙墼芝对 合成不确定魔的影响； ( 3 ) 分析工况参数引起的测试结粜的不确定度和偏差：建立空调器的仿真模嬲，分析工况程标准”1 规定的允差燕嘲内，对测试结果麴影响程度； ( 镳髑空气烩镶法测试戆不确定发评定软鹱i 。 3 东南太学硬士学证论文 第二颦不确定度和空气烩值法原理 2 1 不确定度原理 测量不确定度是袁征台壤赋予技测量之俊匏分敖性，鸟涮量结栗稿联系静参数。程测量结象的 完整表述中，摩包括测量不确定度。 不确定发可以是标准差域其倍数或烧说明了置信水准的区间半宽。以标准差表示的不确定度 称为标准不确宛度，以h 表零 以标准差的襁数表示的不礴定度称为扩黢不确定度，跌u 表示，扩 蒺不臻定疫袋鞠了灵毒较大鬻壤壤率鳇嚣霹豹睾宽疫。 测量过糕巾有很多不确定度来源，可能来自戳下几个方面；1 ) 对被测量的定义不究蹩或不完 普；( 2 ) 实现被测量定义的方法不理想：( 3 ) 取样的代表性不眵，即被测嫩的样本不能兜全代表所 定义的被测量；( 4 ) 对测量过程受环境影响的认识不周全，域对环境条件的测量与控制不宛善；( 5 ) 麓模拟式坟嚣豹读数存在入必镳差；6 ) 测鬣仪器诗量馁上豹局隈性； 0 f ) 舻：当测鬟绍莱取其中韵m 次的平均值甜，对应的a 类标准不确定 度为h 0 d 腑o 5 。 b 类评定憋用不同于a 熬的其他方法，以估计的标准麓袭征。当被测擞x 的估计值嚣不是由重 复囊测得到。冀标准不确定发“矗a 可用蕾静可能变化的有芙傣息或资料来谨定；( 1 ) 当戋疆置信区 蠲拳竟口翻毯禽函子k 对，转类标准不确定液为瓣，净口，散( 2 ) 当邑鲡扩袋不确定度凇0 和包含嗣 予k 时，b 类标准不确定度为“0 f ) = 坼0 ，如( 3 ) 当已知扩联不确定度、置信水准p 释慨率分布 的形式时，先由分布形式和鬣信水准p 求得包含因子岛，则b 类标准不确定度为玑x ，) = 以岛。其中， 包含因子是为获得扩展不确定度丽对标准不确定度所乘的数字因子。 蔷标准不确定窿势量戆念藏稔兔台残稼准不确定疫，滚表示，它楚溅鬃结莱舔准嫠貔旗诗建。 在实际铡量的缀多情况下，被测量y ( 输出鬃) 不能直接测得，而是由 个其它量墨弼，霸 ( 输入量) 通过函数关系，来确定：，r - 忍置硒，x u ) 。这种函数关系称为测量模型或数学模型， 或称为测量过程数学模型。被测量】，的估计傻y 的标准不确定度，是由相成输入量x l ，x 2 ，x u 戆标准不确定发适当合成求褥躲，记为u c ( 力，宅表在e 台理赋予鼓测量 鑫谤毽y 豹努数性。标准不确 定发静台戏公式稚为不确定璇待播律； ( 1 ) 期全部输入量彼此独立时，台成标准不确定度( n 为： 曲) = 姜 势2 氐) “；( y ) = | 詈l “2 氐) - l 、墉i ， 式中： ，被测量，与诸巅接测得量赫的函数关系； “0 ，) 或是a 类评定标准不确定皮，或是b 类评定标准不确定度。 4 ( 2 - 0 第二章拳确定瘦秘空气戆毽整艨理 别i g x 。是函数在蜀= 而时的偏导数，称为灵敏系数符号为白，它表示输出估计值y 随j 的变化而变化的糕度。 ( 2 ) 警辕入譬耱关跨，金残蠡准不臻定袭稚为： “：) = 芸( 善 2 “2 + ：善n - i 磊n 蔷考，g ，- g 。沁g ，) 式巾；鼍，x 厂_ 蔓，菇瓣毽计。 ，锯，x ，卜，而的相关系数。 ( 3 )相关系数 相关系数是两个变量之间相飘依赖性的度爨。它等于两个变髓问的协方麓除以各自方麓乏积的 揪警方撮。嚣输入懿置r 的估计摆关系数以州：玲襄示，取壤范丽是- l 瑶配冷1 。当f i x , 玲；l 辩，表示嚣变量宠垒芷褶关；奎麟r ) - 一。霹，襞示嚣交璧蠢荚；刍睇玲一l 薅，表示嚣变鼙完 全负相关。在标推不确定度合成时，应考虑分髓阐的相关性。 在以下几种情况下。r ( 五”蛐： 舢卫r 不棚荚： 轴置y 是嚣孳：苓羯薅系豹分鼙； c ) 蛹玎在f - l ，l 扯对称分布，取孵玲鳓； d ) 工r 弱相燕，近似取脯玲司。 在下面几种情况下， ky p l 即两分量完众芷相关： 鸡五y 曼线性或近毂线投关系； b 1 置y 慧瓣子鞫一体系静分羹； c ) 一分量增大或减小，引起另一分量增大或减小： d ) 若知工y 相关，可近似取r c l 玲：l 。 在求出合成檬准不确定度弛之后，可搬据情况给出扩展不确定度。扩展不确定度分为两种： u 奄毽。蓑砉鸯挺难差戆籍数，矮翥鸯其有壤率p 戆置壤区溺弱拳宽。扩震不确定菠u 盘窘藏椽准 不确定度乘| 三l 饿含园子褥到；u = r u e 。测嫩结果可表示为y = y - a ：敞被测爨y 的可能德娃较商 的麓信水准落于隰间陟u 。y + c 】内。对于任一给定的置信概率p ，扩展不确定度为= 。 不确定度的裳示形式有绝对、相对两种，绝对形式表示的不确定度与被测鬣的量纲相同，相对 形式嚣耋纲。 2 2 空气焓值法原理 空嫠篷洼避溯鬟空调器援缝麴一静阂接方滚，逶过稳定送、虱燕麴焓蓑j 葶拜送最量嚣褥至g 空弱 嚣的裁冷量或制热鬣。 试验装鼍如图2 。i ，分为室内侧和室外侧两部分。试验房间内设有空气再处理机组，以保证空调 器运行在规定工况下。空气测爨装置安装在室内侧并与空调器送风口相接，萁中装有喷嘴和空气取 样装鏊，分别用予测量室内送风娥和避风于、漤璐温度。空气测量装置具有照好豹保温，保濑飒空 调器遴晟墨开始，矗至溪l 溢点为晚，包捶连接斑管在内。空调嚣泌室内铡圈藏瑟彝室辨秘述藏叠也 都设有温度测点，用于测量室内侧回风和室外侧进风的千、湿球温度。 风量采用图2 - 2 所示的装髓测量，安装一个或多个长径唆嘴，用压差计测定每个喷嘴的前后压 力麟。喷嘴处的温发读数仅用来确定空气密度。排风室的大小应使喉嘴风速不小予1 5 m s 。垒调器 送鼹强处设藿靛一套压差诗，涮嫠辩，谖节搀熙麓，褥接牧塞逮空漏器壅叠楚熬静乐潺垂零。 试验中t 调_ 节蒋处理机组，使室内侧和室外侧的：f 况满足规定工况的要求，并保持空调器进风 e l 外的接收室压力与室内侧试骏宠内的大气压力相等。当试验工况达到稳定厮l 小时内，5 分钟读 s ， ) 之 ” 啦 x 东褒天学颟学位键文 毽一次，连续屯敬；这屯次读擅豹臻蓑不超过表2 1 规定抟兔诲偏麓。黪瑟测量熬参数露空调器室 内侧的送风干球、湿球温度，闻风干球、涿球温度，喷嘴进口千球温度，喷嘴前后压差，室内侧试 验寰的大气暴力。接枝童与赛内铡试验室静气蕊差淤及塞外锱迸蔽的予球、澄辣瀑度。 鬻2 - l 塞痔鲴空气烩蓑法试骏装甏豹奄置 接受鸯臌力嘴喷责戚。 嘲2 - 2 循环风燕测量装置 6 第二章布确定度和空气焓值法原理 表2 - 1 制冷量和热泵制热量试验的读数允差 读数戆平均壤各读蔹对援定 读数 对规定工况的偏差工况的最大偏差 室痨罄l予球瓣。3 士1 0 空气温度瀑球如2 i - 0 5 室岁 稠干球士。3 士l 。0 空气温度湿球洳2 士o 5 空气体积流量 士5 圭l o 空气流动的外阻力 士5 p a土1 0 p a 程进行不确定度评定时，将按b 类方法谭定每个参数鲍不确定度，劳按合成不确定度的传播律， 计算通过测璧模型带入的不确定度分蠡。另外，工况的控镥偏差及测量不确定度j c 幸测量络栗也会产 生影响，后面将通过空调器性能模拟分析其影响的大小，提出二f 二况控制的建议，但由于评定的准 确度幂嵩这部分不确定度将不叠船进台戒不确定度孛。 7 东鸯大学臻士学位论文 第三章被测参数的不确定度评定 在空气焓值法试验中，需要测量的参数包括室内侧送风、嘲风的空气干球、湿球温度、大气压 力、送风量以及窝外侧的干球、濑球温度、大气压力，接收室静压调零时还需测接收室与室内侧气 压阍的压差，它们的不确定度是试验结果不确定度的来源，必须给予准确台理的评定， 3 i 温度的标准不确定度评定 试验中，为了确定送风和回风的湿窆气状态，温发测点需要潮时测量干球鄹湿球温度，褥测量 这瓣释湿度傻瘸瓣避蘑一种添菠倦感器帮瀑度绩号采集系统。誉蔺豹是，测滋豫渥痊的传黪嚣需要 用溅球纱布包裹，纱布用蒸馏水没温且其下部没润在水槽的液面以下，以保持纱布湿润，并需要定 期熨换湿球纱布以保持洁净，水殿湿球温度传感器应不受外界热源的影响，窝气流经湿球温度传感 器的速度保持在5 m s 以上0 1 。只鬻达到这些要求，湿球温度的测量就可认为熄准确的，其不确定度 主辩墩决手所翊滋凌俦薅器窝萤弩采集系统豹糖发。霆此，予球滠瘦蕃| 攫臻浚爱戆测量窥不璇定瘦 评跫方法是相同的。文献 1 0 】介缓了制冷设备检测中温度稽密测鬓的方法，壤据其中静温度测鼙莆l 仪器标定的方法可以推导出温度不确定度的评定方法。 在空气焓值i 盏试验台中测擞空气的千球和湿球温度一般都采用p t 铂电阻温度传感器艨温。 搜爝万用表测量铀电疆值，再换冀残滠度值。张l * 工韭铂电疆的技术特性如表3 一l 所示，其误差已 怒滋了标准“”搿熊窖诲静范匿。毽铂电阻静滋发一电阻特馕稳定。工监锭奄辍靛误差主要鑫翻造 工慧决定，一只翁定的工业铂电黼在各温度下的误差随时间变化小，复现性好，因此可对工渡铂电 阻进行标定，得到照准确的电阻德和温度的对_ 陂关系，达到高精度的测温效果。标定的步骤如f “； f 1 ) 对铂电阻进行亮分的老化试验，筛选出稳定性较好豹铂电阻元忭，以消除电阻漂移误差。 f 2 ) 鼹每支镑电隰嚣锌透霉逐支糖定，标定遵庭苓仅雹捶嚣援戆0 c 、1 0 0 ，也要遗行楚翊嚣潮湿 度标定。 ( 3 ) 选用计量标定权威部门所推荐的更为准确的计算公式来关联铂电阻的电阻值与温度的关系。 ( 4 ) 选用精度足够高的仪表及较为准确的测量方法( 如四线制浓) 来测量铂电阻。 ( 5 ) 捷密测量铂壤疆，班每支镇魄阻懿岛，爱l 蜜测筐投入准确的关联式中。 ( 国弼一体纯法或替 弋法来标定毒中算税温度采集鬈统斡测量准确魔。 畿3 - 1p t l 铂电阻温度计的技术特性 分度舶 风标准度硒允许误差最大允许误麓马0 0 凰 号( q )( o )等级( ) ( )允许误熬 矗圭。奄5士( 0 。1 5 均0 睨t) p t m 1 0 0 0 01 3 9 。5 l圭0 0 0 l b土o 1士( o 3 0 + o 。0 0 5t) 一体化标定方法是将待标定的铂电阻温度计与计量局的基准温度计一起放入一个恒温水箱中， 恒濑水箱温度波动在士o 。0 2 以内。铂电阻温度计通过二次仪表与计算机的温艘采集系统相连，计算 撬投据铂电阻豹魄嚣疆；算出瀑鬟篷。蛰鼗瀑瘦俊与标准滠发诗溺缛鳇潺囊滋抒 较，确定箕测量 该麓。用这种方法将使系统误麓阍时镀标定出寐，因而标定如的误差为整律谖麓，包括传感器和二 次仪表、采集通道的误差。 替代法分为两步如下：( i ) 将待标定的漱度计送交有关部门进行老化筛选后，在规定使用范 疆内测定若干个滚菠“f 豹电阻撼。( 2 ) 褒一只璃精度掭准电阻籁，璃它放入诗算壤湿疰采集系统中 代替藏路的铂电藤瀑疫诗，分猁按不同瀑度下的电阻耘准蜜确定电阻籍酶电瓣德，再箱蟊1 冀辘采集 此通道的电阻值，根据电阻值用芙联公式计葬黼度值。将其值与此电阻所对应的温度值比较，便可 确定系统的偏筹饿。 8 第兰章被测参数的不确定度评定 p t l 。o 的铂电阻1 赢与漩度采用上海市计羹技术研究所推荐的公式“计算关联： r ，= r o h + b + 1 0 a o ) t l o 。倒2 j ( 3 - 1 ) 式中：r 。，r o ，r l 蚰一沌，o ，1 0 0 c 时的锄电阻值，n ： 口= ( r l 。r o 一1 ) 1 0 0 ； 声一l 。5 0 7 。 由于该关联式同时采用了凰，詹1 0 0 作为托的计算参数，使总的计算值在常见的温度范围内( o 1 0 0 c ) 更为准确。在使用该关联式时，裰据标定衡到的凰，r i 和试验时测褥的岛计算湿发f 。因 藏温魔t 怒这三个变量的函数稀这三个发薰萄褫为不耜荧，由不确定覆骧璎，翼m 铀电戳测瀑的 撂准誉确定度“( f ) 为： “( f ) 聋 热蠹：(1+1孤0_20丽_10瓦_4t20释r,oo 2 r , 旦：! 坚鱼= 坠! 垒：! lj l ： 勰l g l l + 1 0 。d - 2 x l o - w ) i o o r o ( 3 - 2 ) 国1 一= 1 c t ； o r , a r 。l l4 - 1 0 - 2 盯一2 1 0 - 4 t o “( 岛) h ( 凰o o ) m ( 足) 岛，r i 扁的标准不确定度。q ； “( 岛) ，( 蜀o o ) 由对0 c 和1 0 0 c 遂两点的电阻值酶标定精度决定。”( 蜀) 由万用度帮l 僚号 采集潦道鹣耪发确定，褥采耀替戗法挺定献万耀表到逶强蠛弱鳇系绞标准不确定瘦，“( 匙) 孛万用 袭的误差占主袋地位，对一只给定的万用表，它常与所选用的量程有关，有些万用表的误差还同时 与读数有关，形式为：士( 系数1 x 读数+ 系数2 x 量程) ，无特殊说明时，一般服从磁态分布，置信度 为9 5 。 缴上是整令涅发测娃系统豹标准举确定度湃定摸型。可采用一体诧掭定法慰模型豹准确性进嚣 验证。在使用滠度艇阃内取若干点，每一温度点上都使用一体化法对温度测量系统进行多次标定， 并按标准不确定度的a 类方法，评定出对应每一温度点的温度测量系统的标准不确定魔。蒋使膈以 上的标准不确定废评定模型，算出对应每一温度点的溢度涮量系统韵标准不确定鹰。院较使用遂两 种方法辑褥到静结梁，如果疆鳃标准不确定蠹相差虿大，符合耱发要求，剿泌弱该标准不确定度浮 定模型足够准确，可以在空气焓值法试验的标准不确定度评定中使用。 这里采用该标准不确定度评定模型计算p i l 0 0 ：i ：业a 级铂电阻的不确定度，如下。电阻标定的精 度一般可运到2 m n ，按9 5 的均匀分布计算其包含因子为1 6 4 5 。侵闱h p 3 4 4 0 t a 搿万埔表测量 销奄照，选媚l k q 豹鬣程，嚣线制接法。其致期误差为主( o o t o x 读数蝎0 0 1 鐾程) ，赧麸薤态 分布，置倥度必9 9 + 9 9 4 ，则其包食因子必4 “。只r o = 9 9 。9 s q ，r l 。o - - 1 3 8 3 6 5 f z 的镪电阻，配刚 h p 3 4 4 0 1 a 型万用表，在5 5 0 范围内的不确定皮如表3 - 2 。 p h o oi t 监a 级铂电阻的硒的允许变化范离为9 9 9 5 q 1 0 0 0 5 n ，r 1 0 0 的允许变纯范耐为 1 3 8 。3 6 5 q 1 3 8 。6 3 5 q ，硒岛豹兔诲交纯范藩为1 3 8 4 1 3 8 6 。经黔算，使翊稆弼静万捌袭，锫毫 嫩在以上的兔爰内变化时，测温不确定皮变化很小+ 不会超过表3 - 2 所示 勺不确寇应。 表3 - 2 r o = 9 9 9 5 n ，r i o o = 1 3 8 3 6 5 f 2 的p i 铂电阻的不确定度 9 衷瘫大学颈：i 掌盥量耋文 ( i t ( 岛) 邗( r t o o ) = 1 2 2m 9 1 ) ( 配用h p 3 4 4 0 1 a 型万用表选1 k n 量程，凹线制接法，“( 塌) 仅计万用袭的测量误差) tt”( 此)“( 且) g l 入的 “( 娲) 和w ( 矗1 0 0 ) ，的总不确 ( n )( )( n 不确定发( )s l 入瓣苓确定痉( )定疫( ) 1 0 1 8 9 850 。0 0 5 0 5o 0 1 3 0o 0 0 2 9 7o 0 1 3 3 1 0 3 8 4 41 00 0 0 5 1 00 0 1 3 l0 0 0 2 8 3o 0 1 3 4 i 0 5 7 8 61 50 0 0 5 1 50 0 1 3 30 ，0 0 2 7 00 0 1 3 5 1 0 7 7 2 62 00 5 2 00 0 t 3 4o 。2 5 80 ，0 1 3 7 t 0 9 6 6 22 50 。5 2 50 0 1 3 6o 0 昭4 8o 0 1 3 s 1 1 1 5 9 6 3 00 0 0 5 3 0o 0 1 3 70 0 0