何必權(quán)

（杭州市食品藥品檢驗(yàn)研究院，浙江杭州　310019）

基于標(biāo)準(zhǔn)表法水流量平臺(tái)的電磁流量計(jì)示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定

何必權(quán)

（杭州市食品藥品檢驗(yàn)研究院，浙江杭州310019）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁流量計(jì)已廣泛用于污水排放、取水灌溉和工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)筆者從事流量檢定工作多年，結(jié)合JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》的檢定方法，依托杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院大流量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)表法水流量平臺(tái)，對(duì)電磁流量計(jì)檢定結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供從事電磁流量計(jì)計(jì)量檢定/校準(zhǔn)的同行參考。

標(biāo)準(zhǔn)表法電磁流量計(jì)不確定度

1　測(cè)量方法

依據(jù)JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》。

2　測(cè)量對(duì)象

選取一臺(tái)準(zhǔn)確度等級(jí)1.0級(jí)、管徑為DN50mm、測(cè)量范圍為（0.5-50）m3/h的電磁流量計(jì)為測(cè)量對(duì)象，在DN（15～50）mm標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置臺(tái)上檢定并進(jìn)行不確定度分析。

表1　檢定結(jié)果數(shù)據(jù)

表2　不確定度一覽表

3　數(shù)學(xué)模型

3.1體積流量計(jì)算

由于水的體積壓縮系數(shù)很小，當(dāng)壓力變化不很大時(shí)，可將水看作是不可壓縮液體，因此，由標(biāo)準(zhǔn)裝置得到的水的體積流量為［1］

式中：VQ——流過(guò)被檢表的實(shí)際累積體積流量，m3；

QVs——標(biāo)準(zhǔn)器給出的實(shí)際累積體積流量，m3；

β——檢定用液體在檢定條件下的體脹系數(shù)，1/℃；

θS——檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器處液體的溫度，℃；

θm——檢定時(shí)流量計(jì)處液體的溫度，℃；

k——檢定用液體在檢定條件下的體積壓縮系數(shù)，1/Pa；

ps——檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器處的壓力，Pa；

pm——檢定時(shí)流量計(jì)處流體的壓力，Pa。

實(shí)際計(jì)算時(shí)，由于一般情況下θm與 θS之差都小于5℃，且 pm與 ps之差小于0.1MPa，

因此，上式可簡(jiǎn)化為：

3.2流量計(jì)誤差

在規(guī)定的環(huán)境條件下，按JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》檢定，以檢定規(guī)程給出的示值誤差表示式作為不確定度評(píng)定的數(shù)學(xué)模型。以循環(huán)水作為介質(zhì)，用標(biāo)準(zhǔn)表法測(cè)量，將電磁流量計(jì)顯示的累計(jì)流量計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)裝置的實(shí)際累積流量值比較，計(jì)算得出電磁流量計(jì)相對(duì)示值誤差。公式（3）所示：

式中：Eij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定被檢流量計(jì)的相對(duì)示值誤差，% Qij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)被檢流量計(jì)顯示的累積流量值，m3（Qs）ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器的累積流量值，m3

Ei為第i檢定點(diǎn)相對(duì)誤差

4　示值誤差E的測(cè)量結(jié)果

依據(jù)JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》，檢定流量點(diǎn)可分為5點(diǎn)（qmin、0.25 qmax、0.50 qmax、0.75 qmax、qmax）。每個(gè)流量檢定點(diǎn)的重復(fù)檢定次數(shù)應(yīng)不少于3次［2］。

被檢表為：一臺(tái)準(zhǔn)確度等級(jí)1.0級(jí)、管徑為DN50mm、測(cè)量范圍為（0.5-50）m3/h的電磁流量計(jì)。檢定結(jié)果數(shù)據(jù)如下表1：

5　數(shù)據(jù)分析

5.1誤差不確定度分析

對(duì)于數(shù)學(xué)模型y=f（x1，x2，…，xN）相對(duì)靈敏系數(shù)Cri的表達(dá)方式：

相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的表達(dá)方式：

被測(cè)電磁流量計(jì)示值誤差E的不確定度來(lái)源主要包括：①標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的相對(duì)不確定度；②測(cè)量的重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度；

（1）標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（QS）：

本流量裝置的擴(kuò)展不確定度為Ur=0.25%，k=2

標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（QS）=0.25%/2=0.125%

（2）被測(cè)流量計(jì)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）：

采用A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定：由表1檢定數(shù)據(jù)可得，最大重復(fù)性為s=0.074%，

因此，ur（S）=0.074%

5.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

通過(guò)以上分析，將各分量列表，見(jiàn)表2。

因各影響量相互獨(dú)立，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

6　擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

7　不確定度報(bào)告表達(dá)

綜上所述，該電磁流量計(jì)檢定各流量點(diǎn)最大的不確定度在5 m3/h處，誤差E=-0.38%， Ur = 0.29%，k=2。

［1］王池，王自如等.流量測(cè)量技術(shù)全書(shū)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［2］孟濤.電磁流量計(jì)檢定規(guī)程［S］.北京：國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局，2007.