液体金属浮子流量计示值误差的测量不确定度评定

1. 概述

    1.1 测量依据：依据检定规程JJG257-2007《浮子流量计》。按检定规程规定气体浮子流量计示值误差的检定在音速喷嘴气体流量标准装置上采用标准表法。

    1.2 环境条件：温度要求：（5∼35）℃；湿度要求：大气相对湿度为（45%∼75%）RH；大气压力要求：（86∼106）kPa。

    1.3 测量标准：音速喷嘴气体流量标准装置，工作范围DN（15∼200）mm口径。音速喷嘴气体流量标准装置主要有环水真空泵、稳压罐、校验台、音速喷嘴、计时计数器、上位机等组成。

    1.4 被测对象：气体金属浮子流量计，准确度等级为2.5级。

    1.5 测量过程：在规定的环境条件下，JJG257-2007《浮子流量计》检定，以空气为介质，用标准表法测量。将被检流量计测得的流量q_VS与标准流量装置在该点该次测得的标准体积流量q_N，计算得到其示值误差E_I=（q_VS-q_N）/q_max×。

    1.6 评定结果的使用：在符合上述条件的情况下，对Φ25mm的气体金属浮子流量计，测量范围（2.5∼25）m³/h，一般可以直接使用本不确定度评定结果；对于其它流量计，可根据流量计的类型和测量范围，可采用本不确定度的评定方法给出相应的评定结果。

    2. 建立数学模型

    2.1 被检表示值误差计算公式

    示值误差E=（q_VS-q_N）/q_max×         （2.1）

    q_VS———流量计的刻度流量（m³/h）

    q_N———流量计在刻度状态下的实际流量（m³/h）

    q_max———流量计的上限刻度（m³/h）

    2.2 灵敏系数：由（2.1）公式可知

    2.3 传播率公式：因上式的各输入量相互独立，互不相关，则有：

    3. 输入量的相对不确定度的评定

    3.1 输入量q_VS的相对标准不确定度u_rel（q_VS）的评定

    输入量u（q_VS）的不确定度来源主要是流量计测量的不重复性测量，可采用多次重复测量得到的一组测量列q_VSi1、q_VSi2……q_VSin，采用A类评定方法评定。

    取一块稳定的被检对象气体金属浮子流量计，型号/规格：LZXQB88P-A000-00，流量范围：（2.5∼25）m³/h。测量采用标准表法检定，在检定条件为水温度20.5℃，流量点为1500L/h，检定时间120_s时连续测量9次得到的一组测量列，如表1。

    任意取三台同类型的金属转子流量计，每台分别在流量点为q_min、0.2q_max、0.4q_max、0.8q_max、q_max5个均匀分布流量点处进行检定，各在重复性条件下连续测量9次，一共得到15组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差，如表2。

    合并样本标准差s_p为

    因标准差的标准差故可以使用s_prel代替s_j。

    其自由度ν为

    ν=m×（n-1）=15×8=120

    所以u_rel（E_示）=s_prel=0.95%。

    3.2 输入量q_N相对不确定度u_rel（q_N）的评定

    输入量q_Nij为第i检定点第j次检定时测得的标准器处流体标准体积，其不确定度主要来源于音速喷嘴气体流量标准装置的测量误差，其不确定度采用B类方法评定。

    由于厂家给出该音速喷嘴气体流量标准装置的扩展不确定度U=0.3%，k=2。所以u_rel（V_ij）=0.3%/2=0.15%，ν估计可靠程度为90%，故ν=50。

    4. 相对标准不确定度汇总

    各分量汇总如表3。

    5.合成相对标准不确定度和有效自由度

    5 1 合成相对标准不确定度

    由（2.2）公式得，

    5.2 合成相对标准不确定度的有效自由度

    合成相对不确定度的有效自由度ν_eff为

    为使用方便ν_eff可近似为50。

    6. 扩展不确定度的评定

    取置信概率p=95%，有效自由度ν_eff按有效自由度取50，查t分布表得

    k₉₅=t₉₅（50）=2.01

    所以扩展不确定度

    U_95rel=t₉₅×u_crel（E）=1.3%

    7. 测量不确定度的报告与表示

    气体金属浮子流量计示值误差的测量不确定度为：U_95rel=1.3%ν_eff=50