廖榮華 商 蓓 趙海煒

（1路達（廈門）工業(yè)有限公司 福建 廈門 361022）（2中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 陜西 咸陽 712000）

水龍頭流量測試設(shè)備流量計校準的不確定度評定＊

廖榮華1商 蓓2趙海煒1

（1路達（廈門）工業(yè)有限公司 福建 廈門 361022）（2中國建材檢驗認證集團（陜西）有限公司 陜西 咸陽 712000）

分析水龍頭流量測試設(shè)備流量計校準的不確定度影響因素，通過建立數(shù)學(xué)模型以及計算流量計校準中的不確定度分量，確定總的不確定度，最終得到流量計的不確定度。

流量測試設(shè)備 數(shù)學(xué)模型 流量計校準 不確定度

前言

流量要求是水龍頭重要的技術(shù)指標，在GB 18145－2003《陶瓷片密封水嘴》和QB 1334－2004《水嘴通用技術(shù)條件》中均明確規(guī)定。流量測試設(shè)備常用的速度式流量計準確與否直接影響到測試結(jié)果。根據(jù)GB/T 17025－2008《檢測校準實驗室能力的通用要求》和ISO/IEC 17025《檢測校準實驗室能力通用要求》標準中規(guī)定，衛(wèi)浴產(chǎn)品檢測機構(gòu)或生產(chǎn)商在申請國家實驗室的認可過程中，校準或自校準實驗室應(yīng)該有能力對所有的結(jié)果進行不確定度的評定。

1 不確定度的評定目的

在水龍頭流量測試過程中，流量計校準的不確定度對流量的檢測結(jié)果影響很大，根據(jù)ISO/IEC 17025《檢測校準實驗室能力通用要求》規(guī)定，對測量設(shè)備除非已經(jīng)證實校準帶來的貢獻對檢測結(jié)果總的不確定度幾乎沒有影響，否則應(yīng)確保所用設(shè)備能夠提供所需的不確定度的測量。因此，我們需要計算流量計校準的不確定度。

2 流量校準原理

根據(jù)JJG 198－1994《速度式流量計檢定規(guī)程》要求對流量計進行校準。

3 建立數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型可以以相對示值誤差的形式給出：

式中：EL——相對示值誤差；

Ki——每個檢定點平均儀表系數(shù)，（m3）－1或L－1；

K0——流量計的儀表系數(shù)，（m3）－1或L－1。

4 不確定度的來源

被校準流量計示值不確定度urel（EL）由下列不確定度構(gòu)成：

1）被校準流量計重復(fù)測量引起的不確定度分量urel1（F1）。

2）環(huán)境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）。

3）流量標準裝置引起的不確定度分量urel（B），分別由以下構(gòu)成：①標準裝置計時器引起的不確定度S1；②標準裝置電子稱（衡器）引起的不確定度S2；③標準裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5。

4）大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）。

5）密度計測量引起的不確定度分量urel（ρ）。

5 不確定度分量評定

5.1 校準時重復(fù)測量性引起的不確定度分量urel1（F1）

為了獲得重復(fù)性測量的不確定度，用標準裝置對被校準流量計示值誤差最大點20L/min點，進行10次獨立測量，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 流量測試數(shù)據(jù)

平均值：

實驗標準差：

A類相對不確定度

5.2 環(huán)境溫度引起的不確定度分量urel2（F2）

根據(jù)JJG 198－1994規(guī)程，流量標準裝置與被檢流量計間溫度、壓力的差異引起的單位流體體積的變化量小于流量計準確度的1/10時，溫度不會對校準帶來影響，不確定度可以忽略不計。

5.3 流量標準裝置引起的不確定度分量urel（B）

5.3.1 標準裝置計時器引起的不確定度S1；

查計時器的技術(shù)資料可知，精度0.001 s計時器的容許誤差為±0.2%，流量計校準時定時60s，60s點的允許誤差即半寬±0.2%×60＝±1.2s，不確定度均勻分布，其包含因子，則計時器引入的不確定度分量S1為：

不確定度類型：B類不確定度。

5.3.2 標準裝置電子稱（衡器）引起的不確定度S2

查電子稱的校準記錄可知，電子稱量20kg的擴展不確定度U＝4.9g，k＝2，則由電子稱帶來的不確定度為：

不確定度類型：B類不確定度。

5.3.3 標準裝置換向引起的不確定度S3、S4、S5

設(shè)裝置一次測量最短時間為60s。將流量調(diào)到換向器檢定流量（最大流量、常用流量和最小流量下進行），穩(wěn)定10min。操作換向10次，分別將換入和換出時間記作t入和t出，測量結(jié)果如表2、表3所示（不確定度中最大的一組）。

表2 換向器換入時間

表3 換向器換出時間

t入平均值：

t出平均值：

A類相對標準不確定度：

B類相對標準不確定度：

5.4 大氣壓力表引起的不確定度分量urel（D）

由電子稱的校準記錄可知，大氣壓力表擴展不確定度U＝0.2kPa，k＝2，則由大氣壓力表帶來的不確定度為：

不確定度為：u（D）＝U/k＝0.1

相對不確定度為：urel（D）＝u（D）/101×100%＝0.099%

5.5 密度計測量引起的不確定度分量urel（ρ）

查密度計的檢測證書可知，密度計的示值誤差為－0.02%，水密度檢測時為1 000kg/m3，此點的允許誤差為－0.02%×1 000＝－0.2kg

不確定度為：u（ρ）＝0.2/k＝0.115

相對不確定度為：urel（ρ）＝0.115/1 000×100%＝0.012%

6 合成不確定度

不確定度匯總表如表4所示。

表4 不確定度匯總表

綜上所述，合成不確定度為：

7 擴展不確定度

取k＝2，擴展不確定度

8 不確定度報告

測量范圍（2.33～20）L/min流量計內(nèi)校的示值誤差不確定為：

9 結(jié)論

根據(jù)筆者多年從事水龍頭流量測試設(shè)備流量計校準的經(jīng)驗，推薦采用靜態(tài)質(zhì)量法校準，在評定不確定度的過程中應(yīng)對每一分量對合成不確定度的作用都要進行評估，起重要作用的是“標準裝置計時器引起的不確定度”。因此，在校準過程中一定要選擇高精度的計時器且能自動操作控制，若選用秒表/體積法人工控制的方法來進行校準，則流量計校準過程中不確定度很大，很難滿足流量計的校準要求。

TB31

B

1002－2872（2012）10－0015－03

廖榮華（1972－），本科，工程師；主要從事實驗室技術(shù)工作。