标准表法气体流量标准装置的测量不确定度分析.doc

涡街流量计示值误差的测量不确定度分析1 测量方法（依据JJG198-1994速度式流量计检定规程）标准表法气体流量标准装置主要由流体源、试验管路、标准流量计、计时器和控制设备等组成，标准流量计与被标定流量计串联于管道中。工作原理是基于连续性方程，流过标准流量计的质量流量等于流过被标定流量计的质量流量，比较两表的指示值，就得出被检表的示值误差。本装置选用重复性好、准确度高的临界流文丘利喷嘴做标准器，以某个稳定的流量向滞止容器内连续灌注流体，且使该流体连续通过标准流量计（可多个喷嘴组合）和被标定流量计，准确测定和记录各相关参数值及变化量，同时准确测定在规程规定的时间间隔内流入滞止容器的流体总量，从而确定被检流量计的计量性能。2 测量结果不确定度的来源根据该标准装置的构成和测量机理，形成有效检测的要素主要是：2.1 各流量点仪表系数重复性的影响在装置正常的工作条件下，选择一台性能稳定的1级涡街流量计，在相应管线上进行五点十五次的独立测量，将各流量点仪表系数重复性的最大值代入，按A类评定。2.2 平均仪表系数重复性的影响 在装置正常的工作条件下，对具有仪表系数重复性最大值的涡街流量计求其仪表系数的标准偏差，按A类评定。2.3 标准流量的不确定度由检定所用的流量标准装置引入，根据流量标准装置证书给出的检定结果，按B类评定。2.4 气体泄露量的影响由于本装置的原理是标准表法，要求流过标准表和被检表的气体质量流量一致，所以从被检表的后端到喷嘴之间不允许有泄露，其控制指标为0.05，按B类评定。2.5 各类检测传感器和仪表的影响其包括被检表前后的绝压变送器和温度传感器。这些参数是用于判断和计算的依据，因此必须符合要求且具有有效的证书，按B类评定。2.6 计算机数据采集计时的影响计时是用晶体振荡器产生的时钟脉冲来进行的。本装置采用晶振标称频率为5MHz的计时器，最大允许误差为0.005，属于均匀分布，计算机数据采集带来的误差为0.005，也是均匀分布，设计算机数据采集计时的最大允许误差是两者的代数和，即为0.01，那么两个相同的均匀分布的合成是三角形分布，按B类评定。3 数学模型式中：被标定流量计的相对误差；被标定流量计的累积体积流量；标准装置显示的的累积体积流量值；由于检定是由计算机来控制完成的，被标定流量计的相对误差经计算机运算后直接显示，故上式可变为：式中：计算机运算后直接显示的相对误差。4 计算分量标准不确定度4.1 A类不确定度4.1.1 各流量点仪表系数重复性的影响在装置正常的工作条件下，经实验数据得知型号LUGB-2408-1201型，编号2693，准确度等级为1级的应力式涡街流量传感器在DN80管路最小流量313.7m3/h上的重复性误差最大，为：0.258。故各流量点仪表系数重复性的标准不确定度为：0.258%4.1.2 平均仪表系数重复性的影响在装置正常的工作条件下，经实验数据得知型号LUGB-2408-1201型，编号2693，准确度等级为1级的应力式涡街流量传感器在DN80管路上各流量点的仪表系数为：2.6382/L、2.6429/L、2.6548/L、2.6615/L、2.6590/L，按规程要求求得各流量点的相对误差为：-0.440、-0.262、0.187、0.440、0.345，则标准偏差为：0.287。故平均仪表常数重复性的标准不确定度为：0.287%4.2 B类不确定度4.2.1 标准流量的不确定度根据其检定证书给出流量检定装置的扩展不确定度0.5（2）可知，标准流量的不确定度 0.5%20.25%灵敏系数1。4.2.2 气体泄露量的影响本装置的指标优于0.05。根据经验，在区间内均匀分布，取，则 %0.029灵敏系数1。4.2.3 一体化温度变送器的影响根据其测试证书，本装置所附之一体化温度变送器的最大相对误差为0.15，按矩形分布考虑，气体温度为20，则 0.030%灵敏系数-1。4.2.4 绝压变送器的影响根据其检定证书，本装置所附之绝压变送器的准确度等级为0.1级，按矩形分布考虑，则 %0.058%灵敏系数1。4.2.5 计算机数据采集计时的影响计算机数据采集计时的误差为0.01，是计时器和计算机数据采集误差的二者之和，按三角形分布考虑，故取，则0.004%灵敏度系数1。5 标准不确定度一览表序号符号来源输入量的标准不确定度/%灵敏系数/%1标准流量0.2510.252气体泄露量的影响0.02910.0583一体化温度变送器的影响0.030-10.0304绝压变送器的影响0.05810.0585计算机数据采集计时的影响0.00410.0046各流量点仪表系数重复性0.2587平均仪表系数重复性0.2876 合成标准不确定度0.465%7 扩展不确定度按正态分布考虑，取2，则：