水表示值误差测量结果的不确定度评定

发表时间:2020/7/1   来源:《工程管理前沿》2020年8期   作者:王海波
[导读] 依据JJG162—2009《冷水水表检定规程》的检定要求,对冷水水表在水表检定装置上依据检定规程在参考条件下进行计量检定,依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的相关要求对测量结果进行不确定度评定。
        一、概述
        依据JJG162—2009《冷水水表检定规程》的检定要求,对冷水水表在水表检定装置上依据检定规程在参考条件下进行计量检定,依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的相关要求对测量结果进行不确定度评定。
        1.测量与评定依据
        JJG162—2009《冷水水表检定规程》
        JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》
        2.测量环境条件
        工作温度:(20±5)℃;环境温度:(20±5)℃;环境相对湿度:(60±5)%。
        3.测量标准
        水表检定装置:0.2级
        4.被测对象
        冷水水表,型号/规格:LXSGZ-20,等级:2级,编号:0068063。
        5.测量方法
        在JJG162—2009规定的参比条件下采用0.2级水表检定装置通过容积法检定2级冷水水表:首先水平安装好冷水水表,通水,打开相应规格所选用的转子流量计的阀门,定在对应规格的流量点,排除水表内的空气,然后关闭阀门,使水表的指针停止,读取初始读数V0,同时将所选用的标准器内的水排空,然后操作调节阀,使水按规定流量通过水表,注入量器。当水表指示值到达预先规定的刻度时,或量器的水位到达预定值时,切断水源,待水表停止运转后读取并记录水表最后的读数V1。待量器的水位停止后读取并记录量器中水的实际体积Va,计算水表的指示体积Vi(Vi= V1-Va)。
二、数学模型
        水表示值误差用下式表示:

式中:E——水表的示值误差,以实际通过水量的百分数表示;
Vi——水表指针的指示水量,L;
Va——工作量器实际通过的水量,L。
三、 灵敏系数
        采用容积法对DN20冷水水表在Q3=4.0m3/h的流量下进行公称流量检定,取其用水量为100L.
      
       
       
四、不确定度来源分析
1.水表检定装置体积值测量不确定度u1
      
2.被检水表指示体积值测量不确定度u2
       
五、不确定度评定
        水表检定装置设定采用启停容积法对水平螺翼式水表在高区的常用流量下进行检定,测得的量值均在100L左右。
        1.水表检定装置体积値引起的测量不确定度
        的分量如下:
        a.由证书给出水表检定装置的最大允许误差:±0.2%,假设其满足均匀分布估计,于是
        b.量器水面高度的最大测量误差为±1mm。高度和体积的换算因子为0.02L/mm。两者相乘,所以体积的测量的最大允许误差为±0.02L,假设其满足均匀分布估计,于是
        c.标准量器温度系数的影响
        标准量器为不锈钢材质的线性温度系数的数值取自于手册,在所考虑的温度范围内线性温度系数为取15×10-6/℃,假设其满足均匀分布估计
        测量时标准量器内的水温为17.0℃,参考温度t0=20.0℃,水温变化不应超过5.0℃,故(ts-t0)为3.0K,则-100.02×3.0K=-300L·℃。由标准量器温度系数引起的不确定度分量
        d.标准量器内水温的影响
        测量时标准量器内的水温在(20±5)℃范围内,考虑到所给定的误差限包括温度记录仪、读数分辨力以及标准量器内可能的温度变化等存在的所有不确定度来源,把标准量器内水温变化视作半宽为2.5K假设其满足均匀分布,则考虑到其温度测量范围,水温在(20±5)℃时的温度系数为:1.4×10-4K-1,标准量器温度系数为1.7×10-6L,其灵敏度为:100.02 L·k-1×(140-15)×10-6K-1=0.0125 L·k-1    由标准量器内水温引起的不确定度分量
根据以上信息分析,认为几个不确定度分量不相关,水表检定装置体积値测量不确定度 =
         
2.水表指示体积值测量不确定度
        a.被检水表重复性测量引入的标准不确定度
        常用流量Q3的重复性测量引入的标准不确定度为:
        0.4%、0.2%、0.4%、0.2%、0.4%、0.4%、0.3%、0.4%、0.3%、0.2%

        b.被检水表分辨力引入的标准不确定度
        家用水表的最小分格值为0.05 L,假设其满足均匀分布估计。
        则
        c.被检水表水压变化引起的标准不确定度
        JJG162-2009规定,水压应不大于水表的最大工作压力,同时大于水表压力损失的要求,对一块用于贸易结算的家用水表的压力要求为(0.1~1.0)MPa,对水平螺翼式水表进行水压影响实验,水表有0.1MPa~0.8MPa时,常用流量点的示值相对误差0.071%,即用水量100 L时最大差值为0.072 L,假设其满足均匀分布,则




        根据以上信息分析,为谨慎起见,保留重复性测量和分辨力引的不确定度分量,认为几个不确定度分量不相关,水表检定装置体积値测量不确定度     
       
               
六、合成标准不确定度评定
       
1.标准不确定度一览表:

2.合成标准不确定度计算

七、扩展不确定度评定
7.1  扩展不确定度计算:




        参考文献
        [1]  通用计量术语及定义:JJF1001-2011.国家质量监督检验检疫总局,2012.03
        [2]  计量标准考核规范:JJF1033-2016.国家质量监督检验检疫总局,2016.12
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