旋進旋渦流量計示值誤差測量不確定度評定
旋進旋渦流量計采用旋渦進動頻率與流量相關的工作原理。旋渦進動頻率與流量大小成正比。本文采用MCM法對旋進旋渦流量計的測量不確定度進行評定。
1 測量過程簡述
1.1 測量依據:
JJG 1121-2015《旋進旋渦流量計》檢定規程。
1.2 測量環境條件:
溫度: (5~40) ℃;相對濕度:不超過93%;大氣壓力: (86~106) k Pa。
1.3 測量標準:
2000L鐘罩式氣體流量標準裝置。
1.4 被測對象:
旋進旋渦流量計, 1.5級, DN40 (mm) , 流量范圍: (7~70) m3/h。
1.5 測量方法:
2000L鐘罩式氣體流量標準裝置是以空氣為介質, 以罩內有效容積為標準容量的計量儀器。當鐘罩下降時, 鐘罩內氣體經試驗管道排出, 排往被測流量計。以鐘罩內排出的氣體容量值比較被測流量計的累計流量顯示值, 從而計算出被測流量計的誤差。標準裝置應符合JJG 165-2005《鐘罩式氣體流量標準裝置》的要求。根據JJG 1121-2015《旋進旋渦流量計》檢定規程, 氣體旋進旋渦流量計準確度等級是用基本誤差來表示的, 所以基本誤差是其主要技術指標。
2 測量模型
流量計各次測量基本誤差計算按式 (1) 計算。
式中:Ei—第i次測量流量計工況累積體積流量相對示值誤差, %;
Qi—第i次測量流量計工況累積體積流量, m3;
(Qs) i—第i次測量標準裝置給出工況累積體積流量換算到被測流量計工況累計體積流量, m3。
氣體流量計, (Qs) i按下式計算
式中:Ts, Tm—第i次測量標準裝置工況和流量計工況氣體溫度, K;
ps, pm—第i次測量標準裝置工況和流量計工況壓力, Pa;
(Vs) i—第i次測量標準裝置工況累積流量, m3;
zs, zm—第i次測量標準裝置工況和流量計工況氣體壓縮因子。
注:標準裝置與流量計間的壓差小于1個大氣壓時, 可認為zs=zm。
Qi按式 (3) 計算。
式中:K—流量計的K系數;
Ni—第i次測量流量計輸出的脈沖數。
3 各輸入量的標準不確定度評定
3.1 輸入量Qi的標準不確定度u (Qi) 的評定
輸入量Qi的標準不確定度來源主要是流量計重復性測量引入的不確定度。
(1) 重復性測量引入的標準不確定度u (Qi) 的評定
u (Qi) 可通過在某量點上, 重復性條件下重復測量得到, 采用A類方法進行評定。在qmax=70 m3/h流量點上進行10次連續測量, 得到被測流量計的測量值如表1:
表1 下載原表
其單次實驗標準偏差為:
用同量計分別在qmin=7 m3/h, qt=14 m3/h, 0.5qmax=35 m3/h流量點上進行重復性條件下的連續10次測量, 共得到4組測量值。每組測量列分別按上述方法計算, 得到單次實驗標準偏差如表2所示。
表2 下載原表
合并樣本標準偏差:
實際情況是在重復性條件下連續測量3次, 以3次測量的平均值為測量結果, 則其平均值的實驗標準差, 即標準不確定度為:
(2) 輸入量Qi帶來的標準不確定度u (Qi) 的計算
3.2 輸入量 (Qs) i的標準不確定度u (Qs) i的評定
由2000L鐘罩式氣體流量標準裝置的檢定證書得到, 其擴展不確定度Ur=0.2%, k=2, 則 (Qs) i的標準不確定度為:
4 各標準不確定度分量匯總及計算表
表3 標準不確定度匯總表
5 合成標準不確定度
6 擴展不確定度的評定
7 測量不確定度的報告
該旋進旋渦流量計在qmax=70 m3/h流量點示值誤差測量結果擴展不確定度為:
