杜偉 羅勇(四川省南充市計量測試研究所，四川 南充 637000)

加油機示值誤差的不確定度評定分析與改進

杜偉 羅勇(四川省南充市計量測試研究所，四川 南充 637000)

為了更好地為人們提供準(zhǔn)確的機動車燃油計量，我們要重視燃油加油機的檢定工作，筆者按照J(rèn)JG443-2015《燃油加油機檢定規(guī)程》、JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》的方法全面分析了燃油加油機示值誤差的各種不確定度來源，并獲悉燃油加油機示值誤差的測量不確定度，據(jù)此提出改進的建議。

燃油加油機；示值誤差；不確定度評定；改進

1 測量過程概述

(1)測量依據(jù)。主要以JJG443-2015《燃油加油機檢定規(guī)程》為測量依據(jù)。

(2)測量環(huán)境條件。應(yīng)當(dāng)在對燃油加油機進行檢定時，保持環(huán)境溫度條件為-20℃～40℃之間，并注重檢定過程中的環(huán)境溫度變化幅度應(yīng)當(dāng)在5℃之內(nèi)；檢定環(huán)境的相對濕度為30%～90%，大氣壓應(yīng)當(dāng)為（86～106）kPa；供電電源的電壓值應(yīng)當(dāng)在-15%～+10%、頻率為（50±1）Hz。

(3)測量標(biāo)準(zhǔn)。采用50L的二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器；溫度計為-25℃～55℃，最小分度值為0.2℃；秒表的分度值為0.1s；水平儀的準(zhǔn)確度為0.05mm/m。

(4)被測對象及性能。以稅控燃油加油機為被測對象，準(zhǔn)確度為±0.3%，重復(fù)性≤0.15%。

2 測量評定模式

(1)測量數(shù)學(xué)模型

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器量測的加油機的實際體積量的計算公式如下：

VBt=VB[1+βy（t3-tB）+βB（tB-20）]

體積量示值誤差ΔV的計算公式為：ΔV=V3-VBt

在上述計算公式模型之中，VBt代表金屬量器在t3時的實際體積值；VB代表在20℃時標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)準(zhǔn)容積；βy、βB代表標(biāo)準(zhǔn)量器材質(zhì)及檢定介質(zhì)的體膨脹系數(shù)；t3、tB代表加油機輸出的油溫及標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)的油溫；V3代表加油機在t3時指示的體積值。

(2)方差及靈敏系數(shù)

方差的計算公式為：u2（ΔV）=c2（V3）u2（VJ）+c2（VB）u2（VB）+c2（βY）u2（βy）+c2（βB）u2（βB）+c2（t3）U2（tB）+c2（tB）。

靈敏系數(shù)的計算公式為：

C（Vз）=1

C（VB）=-[1+βy（t3-tB）+βB（tB-20）]

C（βy）=-VB（t3-tB）

C（βB）=-VB（tB-20）

C（tз）=-VBβy

C（tB）=-VB（βB-βy）

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

3.1 燃油加油機在t3℃下體積值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1（VJ）

（1）重復(fù)性不確定度分量u1（Vз）。它是以三次標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的示值Vbi計算的實驗標(biāo)準(zhǔn)差，用極差法計算，公式如下：

自由度Vз=10-1=9

（2）估讀誤差不確定度分量u2（Vз）

估讀誤差按分度值0.1L，刻度間隔1/5作為估讀誤差±0.02L，按均勻分布的計算公式如下：

估計其相對不確定度為10%，自由度V2則為50，由此可以得出燃油加油機在tз℃下體積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以用如下公式計算：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在20℃時標(biāo)準(zhǔn)容積的不確定度u（VB）

以國際計量檢定系統(tǒng)為依據(jù)，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器相對不確定度δ=5×10-4，由此可以據(jù)此計算出標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在20℃時標(biāo)準(zhǔn)容積的不確定度，計算公式如下所示：

依照正態(tài)分布，可得自由度為∞。

3.3 油品的體膨脹系數(shù)的不確定度u（βy）

汽油的體膨脹系數(shù)為：βy=12×10-4℃-1，界限1.2×10-4，均勻分布，表示其標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以用如下計算公式表達：

因其可靠性為10%，則可以由以下公式獲悉其自由度：

V（βY）=0.5×0.1-2=50

3.4 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的體膨脹系數(shù)的不確定度u（βB）

計算標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體膨脹系數(shù)的不確定度的計算公式為：

因其可靠性為10%，則其自由度的計算公式如下：

V（βB）=0.5×0.1=50

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算公式如下所示：

3.6 擴展不確定度U的評定

取覆蓋因子k=2，其計算公式如下：

U=k×U（ΔV）=2×0.0599=0.12L

7、測量不確定度報告的表達方式

該稅控燃油加油機體積量為50L時，測量結(jié)果的擴展不確定度如下所示：

U=0.04%，k=2

4 改進與總結(jié)

在加油機示值誤差的不確定度評定中，可以加以改進和提升，可以采用以下先進技術(shù)：（1）選用分辨率為0.01mm、測量高度為500mm的磁致伸縮液位計，以減少摩擦阻力，保證液位的準(zhǔn)確性。（2）選用50L的廣式球閥，可以有效地減小標(biāo)準(zhǔn)量器殘液引入的不確定度。（3）選用快速接頭，以減少量器的不準(zhǔn)確度。（4）選用錐體自動輥壓機，有效控制錐體角度與平度，增強量器的準(zhǔn)確度。（5）采用二等標(biāo)準(zhǔn)量器檢定燃油加油機的不確定度為0.04%，k為2；而采用普通量器檢定燃油加油機的不確定度通常為U=0.06%～0.08%，k=2。由此可見，應(yīng)當(dāng)選取雙層構(gòu)造內(nèi)加保溫層的二等標(biāo)準(zhǔn)量器進行測量和檢定，以較好地減小標(biāo)準(zhǔn)量器及環(huán)境溫度產(chǎn)生的不確定度，獲得各分量的有效自由度等信息，更好地提升燃油加油機測量和檢定的準(zhǔn)確性，確保檢定過程科學(xué)合理、準(zhǔn)確有效，以此作為加油機檢定的準(zhǔn)確依據(jù)和參考。