電磁流量計(jì)示值誤差校準(zhǔn)不確定度評(píng)定方法
發(fā)布時(shí)間：2022-08-11 23:08:34來源：www.qh-sr.com來源：..
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摘要：為了保障電磁流量計(jì)在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性，針對(duì)電磁流量計(jì)示值誤差校準(zhǔn)不確定度評(píng)定方法展開研究。構(gòu)建不確定度評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型計(jì)算電磁流量計(jì)的相對(duì)示值誤差，運(yùn)用不確定性評(píng)價(jià)法計(jì)算一次試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，評(píng)定了電磁流量計(jì)示值誤差的相對(duì)擴(kuò)散不確定度，最終確定評(píng)估的數(shù)據(jù)。從流量計(jì)的不確定度評(píng)價(jià)中可以看出，校準(zhǔn)設(shè)備的不確定度在流量計(jì)的測(cè)量中起著舉足輕重的作用，能更好的保證流量?jī)x表在生產(chǎn)過程中的準(zhǔn)確度，從而為使用者提供更好的安全保障。
關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì);示值誤差;誤差校準(zhǔn);校準(zhǔn)評(píng)定;不確定評(píng)定;評(píng)定方法;
0引言
電磁流量計(jì)是一種在電子技術(shù)上發(fā)展起來的產(chǎn)物。電磁流量計(jì)校驗(yàn)應(yīng)采用由國(guó)家計(jì)量單位檢驗(yàn)合格的流量校準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)[1]。它的校準(zhǔn)誤差是在一個(gè)相對(duì)特殊的校準(zhǔn)設(shè)備上進(jìn)行的，因此，要解決的問題是測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)偏差有無不確定性[2]。目前，許多電磁流量計(jì)制造商都會(huì)在其選擇數(shù)據(jù)中標(biāo)注自己制造的儀器精確度，也就是最大的允許偏差或準(zhǔn)確度級(jí)別[3]。如果把儀表?yè)Q到其它位置，則會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。為了保證電磁流量計(jì)在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性，本文對(duì)流量計(jì)示值誤差不確定度的計(jì)算方法展開了研究。
1構(gòu)建不確定度評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型
本次測(cè)量依據(jù)《水表及其試驗(yàn)裝置國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程》JJG162-1985的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。測(cè)量環(huán)境條件為0-40℃的環(huán)境溫度，水溫為0-20℃。選擇的測(cè)試產(chǎn)品為IFM4080K型DN30mm電磁流量計(jì)，儀表校驗(yàn)設(shè)備累計(jì)誤差范圍為±0.20%。
本次測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)金屬量具進(jìn)行標(biāo)定，在標(biāo)定過程中，將受檢儀與標(biāo)準(zhǔn)金屬量具之間的管道內(nèi)填滿介質(zhì)，然后將標(biāo)準(zhǔn)金屬量具浸濕，并將其放空至預(yù)定的剩余等待時(shí)間。將電磁流量計(jì)置于水位檢定儀上，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，用公稱式流量加水，將工作量?jī)x倒入100 L水中，讀取電磁流量計(jì)的讀數(shù)，并將其與工作量?jī)x上的實(shí)測(cè)水量進(jìn)行比較。
采用檢定規(guī)程所提供的示值誤差表達(dá)式作為不確定度評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，以循環(huán)水中為介質(zhì)，采用靜態(tài)質(zhì)量方法進(jìn)行測(cè)量，將電磁流量計(jì)的累計(jì)流量與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的體積（換算成流量計(jì)狀態(tài)下的累計(jì)流量）進(jìn)行比較，從而得到電磁流量計(jì)的相對(duì)示值誤差。
2評(píng)定數(shù)據(jù)分析
2.1誤差不確定度
測(cè)量電磁流量計(jì)的不確定度是由輸入和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸出引起的。分析表明，不能重復(fù)輸入量的主要不確定性來源包括輸入量的非重復(fù)引起的相對(duì)不確定性;由于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的輸出誤差而產(chǎn)生的相關(guān)不確定性。
2.2相對(duì)不確定度
本文運(yùn)用不確定性評(píng)價(jià)法，在檢驗(yàn)點(diǎn)100%處測(cè)量出3個(gè)誤差，并應(yīng)用貝塞爾公式（1），計(jì)算出一次試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差：
式子中，Eij為第 j次檢定被測(cè)流量計(jì)的相對(duì)示值誤差，以%表示。Ej為檢測(cè)點(diǎn) j次檢測(cè)時(shí)流量計(jì)所顯示的累計(jì)流量。以1 mT為例對(duì)重復(fù)性進(jìn)行分別不同的10次獨(dú)立重復(fù)測(cè)定評(píng)價(jià)，測(cè)量值分別為：1.003、1.006、1.010、1.010、1.012、1.015、1.015、1.017、1.011、1.010。
采用最大試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為相對(duì)不確定度，以降低風(fēng)險(xiǎn)。通過國(guó)家計(jì)量檢測(cè)中心對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，得出的具體的標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便更真實(shí)地反映設(shè)備的使用情況，并結(jié)合實(shí)際對(duì)其進(jìn)行校核。結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)不確定度和液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度，采用可信概率作為基準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，以提高可靠性。
3示值誤差不確度評(píng)定
通過對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出了所得到的數(shù)據(jù)誤差，并將其作為對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。
?。?）水表檢定裝置的不確定度
所用的水表校驗(yàn)設(shè)備（包括系數(shù) k=1）的擴(kuò)充不確定度應(yīng)該比電磁流量計(jì)的錯(cuò)誤極限的1/10，也就是0～1%。
?。?）溫度范圍對(duì)量器影響
本規(guī)程中規(guī)定，在溫度為0～40℃時(shí)，不作任何修改。
?。?）測(cè)量器體膨脹系數(shù)的不確定性
用膨脹系數(shù)的變化界限±28·9×10-6/℃的均勻分布表示不確定度：
（4）水體膨脹系數(shù)的不確定度
在0～40℃時(shí)，水介質(zhì)的體積膨脹系數(shù)極限為±0.5×10-4。
?。?）一次檢定過程溫度變化
規(guī)范中要求此溫度的變動(dòng)在4.5℃時(shí)不能校正，而實(shí)際的溫度變動(dòng)較小。
?。?）金屬測(cè)量桿的線性膨脹系數(shù)不確定性
用a變化界限 ±9·81×10-6/℃的均勻分布表示不確定度：
（7）被檢測(cè)的電磁流量計(jì)的重復(fù)率標(biāo)準(zhǔn)偏差
在常溫下，溫度范圍對(duì)測(cè)試儀的作用和工作測(cè)試儀的實(shí)際值都與室內(nèi)溫度相關(guān)，在3米每小時(shí)流量點(diǎn)對(duì)被測(cè)電磁流量計(jì)進(jìn)行了5次反復(fù)測(cè)試，其結(jié)果的誤差平均值為δ=1·45%，被檢測(cè)的電磁流量計(jì)的重復(fù)率標(biāo)準(zhǔn)偏差為：
式子中，為在i段上的輸入量，n為測(cè)量次數(shù)，在實(shí)際測(cè)量中對(duì)δ僅進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。采用自適應(yīng)系數(shù) k=1、基于擴(kuò)展不確定度的方法，計(jì)算了電磁流量計(jì)的示值誤差的相對(duì)擴(kuò)散不確定度。
4結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)電磁流量計(jì)示值誤差校準(zhǔn)不確定度進(jìn)行了評(píng)估，并為其不確定度的評(píng)定提供了參考依據(jù)。校正裝置的不確定度越高，則越能較好地反映儀器的測(cè)量誤差，因此在進(jìn)行流量計(jì)校準(zhǔn)和正常生產(chǎn)中，改善校準(zhǔn)設(shè)備的不確定性能夠?yàn)槭褂谜咛峁└玫陌踩Ｕ稀?/span>
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