水表的不确定度评定

来源:用户上传      作者: 罗涓

　　1 概述
　　1.1测量依据：
　　JJG162-2009《冷水水表检定规程》。
　　1.2测量环境条件：
　　水温度：（0～30）℃，检定过程水温度变化：≤5℃。
　　1.3测量标准及其主要计量特性：
　　检定水表的计量标准为0.2级水表校验装置，其容量不确定度U=0.2%（k=2）。
　　1.4被测对象及其主要性能：
　　被测对象：湿式旋翼式水表，B级，口径15mm；
　　测量范围：流量10L/h～3m3/h，其中始动流量Qs=10L/h，最小流量Qmin=30L/h，分界流量Qt=120L/h，公称流量Qn=1.5m3/h，最大流量Qmax=3m3/h；
　　最大允许误差（MPE）：±5%（Qmin≤Q＜Qt），±2%（Qt≤Q≤Qmax）。
　　1.5测量项目与测量方法：
　　工作时，水泵从水池抽水进入稳压罐，稳压罐使水压力保持在（0.2～0.3）MPa。经稳压的水在工作台上进入水表，经过流量调节阀，进入量器中，一次检定完成后，量器中的水排回水池。
　　检定项目：外观检查、密封性试验，测始动流量，测Qmin、Qt、Qn流量下的示值误差各1次。
　　本次评定以公称流量点的检定为例进行分析。
　　2 数学模型
　　水表相对示值误差按下式计算：
　　其中：V示――水表记录水量，V实――流入量器的水量。
　　3 不确定度的传播
　　其中：
　　所以：
　　4 分量标准不确定度
　　4.1水表示值引起的不确定度分量：
　　使用一块口径15mm的水表（出厂编号：20070822954），在LS-4B、15～50mm水表校验装置（出厂编号：91）上做常用流量（1.5m3/h）的重复性试验，试验结果如表1：
　　所以水表示值引起的不确定度分量：
　　urel（v示）=s=0.20％
　　自由度：ν示=n-1=9
　　4.2水表校验装置引起的不确定度分量：
　　4.2.1水表校验装置容量检定结果不确定度：
　　水表校验装置为0.2级，按JJG164-2000《液体流量标准装置检定规程》，由其引起的相对扩展不确定度应不大于0.2%，k=2。
　　所以urel（v实1）==0.1％；由于此数据很可靠，估计v实1=50
　　4.2.2稳定性引起的不确定度分量：
　　根据我所对本市自来水公司的水表校验装置的比对情况，其容量在两次比对之间的变化量不大于0.1%，按均匀分布处理，有
　　Urel（v实2）==0.058％；估计v实2=20
　　4.2.3水温变化引起的不确定度分量：
　　根据规程，水表检定时水温度：（0～30）℃，检定过程水温度变化：≤5℃。在此条件下检定结果不作修正。
　　水表校验装置的量器的标准温度为20℃，故在极限条件下温差
　　Δtmax=|（0-20）℃|=20℃，
　　此时量器容量变化量为
　　ΔVmax=3αΔtmax=3×（17×10-6℃-1）×20℃=0.10%
　　其中：α=17×10-6℃-1为量器的材料（不锈钢）的线膨胀系数。
　　由水温变化引起的不确定度分量按均匀分布处理
　　Urel（v实3）==0.058％；估计v实3=20
　　5 合成标准不确定度和有效自由度
　　合成标准不确定度：
　　==0.238％
　　有效自由度：
　　Veff=
　　==18
　　6 扩展不确定度
　　取置信概率p=95%，则扩展不确定度为：
　　U95rel=tP（veff）uc=t95（18）×uc=2.10×0.238％=0.5％
　　7 不确定度一览表(表2)
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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