康寶龍 梁志強(qiáng) 白天祿

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)表法，大口徑，超聲水表，示值誤差，測(cè)量不確定度

1 概 述

1.1 測(cè)量依據(jù)

JJG 162-2019《飲用冷水水表》。

1.2 測(cè)量環(huán)境

溫度（15±5）℃，相對(duì)濕度35%。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置

標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（0.2級(jí)，k =2）。

1.4 被檢對(duì)象

SCL-61D2型超聲水表。

1.5 測(cè)量過(guò)程

依據(jù)JJG 162-2019《飲用冷水水表》，采用直接測(cè)量法[1]。將SCL-61D2型超聲水表安裝于測(cè)量管段，在其額定流量范圍內(nèi)通水3分鐘，排出表內(nèi)及管段內(nèi)空氣。進(jìn)入累積量檢定狀態(tài)，調(diào)節(jié)裝置流量到檢定流量值，待流量穩(wěn)定后，設(shè)定檢定時(shí)間為1 min，分別記錄被檢表示數(shù)V與標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)VS，如式（1）即得該檢定點(diǎn)的示值誤差。本次檢定依據(jù)規(guī)程[2]選擇最小流量點(diǎn)、分界流量點(diǎn)和常用流量點(diǎn)，分別為16 m3 /h，2.56 m3 /h和400 m3 /h。

2 測(cè)量模型

單個(gè)檢定點(diǎn)的示值誤差為：

3 不確定度評(píng)定

由測(cè)量模型和測(cè)量方法可知，被檢超聲水表在示值誤差評(píng)定過(guò)程中的不確定度主要來(lái)源于[4]：（1）多次重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u 1（V ），采用A類方法評(píng)定。（2）被檢表顯示裝置（表頭）分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u 2（V），采用B類方法評(píng)定。（3）標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u （V S ） ，采用B類方法評(píng)定[5]。

3.1 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

輸入量由被檢表的示值確定，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u 1（V ）來(lái)自于測(cè)量過(guò)程中的重復(fù)性。對(duì)每一流量點(diǎn)進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)量，得到測(cè)量列，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，此超聲水表的示值誤差滿足規(guī)程要求，檢定合格。每一檢定點(diǎn)在重復(fù)檢定過(guò)程中，其測(cè)量重復(fù)性為s （E ），利用極差法公式（4）求得[6]，單個(gè)檢定點(diǎn)由重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量u 1（V ）由公式（5）求得[7]：

式中：E m a x為單個(gè)檢定點(diǎn)示值誤差的最大值，%；Emin為單個(gè)檢定點(diǎn)示值誤差的最小值，%；為單個(gè)檢定點(diǎn)的算術(shù)平均值，m3。

在最小流量點(diǎn)：測(cè)量重復(fù)性為1.98%，不確定度分量為0.302×10-3 m 3；在分界流量點(diǎn)：測(cè)量重復(fù)性為1.83%，不確定度分量為0.451×10-3 m 3；在常用流量點(diǎn)：測(cè)量重復(fù)性為0.25%，不確定度分量為9.784×10-3 m3 。

3.2 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

（1）由被檢表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量文中SCL-61D2型超聲水表由數(shù)字式表頭提供示值，其分辨力為0.001 m3，估計(jì)由此分辨力引入的不確定度分量u 2（V）滿足均勻分布，則在任意檢定點(diǎn)處有：

（2）裝置中標(biāo)準(zhǔn)表引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u （VS ）標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中主標(biāo)準(zhǔn)器為準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)表，取包含因子k =2（均勻分布）。則在任意流量點(diǎn)處，有：

分別將標(biāo)準(zhǔn)表示數(shù)的算術(shù)平均值帶入公式（7），在最小流量點(diǎn)處，標(biāo)準(zhǔn)表引入的不確定度分量為0.027×10-3 m3；在分界流量點(diǎn)處，標(biāo)準(zhǔn)表引入的不確定度分量為0.043×10-3 m3；在常用流量點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)表引入的不確定度分量為6.713×10-3 m3。

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在對(duì)S C L - 6 1 D 2 型超聲水表的最小流量點(diǎn)（1. 6 m 3 / h）進(jìn)行檢定時(shí)，其測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)表2 。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在對(duì)SCL-61D2型超聲水表的分界流量點(diǎn)（2.56 m3/h）進(jìn)行檢定時(shí)，其測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)表3。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。對(duì)其常用流量點(diǎn)（400 m3/h）進(jìn)行檢定時(shí)，其測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)表4。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3.4 超聲水表示值誤差檢定過(guò)程的不確定度評(píng)定

結(jié)果取擴(kuò)展因子k =2，使用標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定超聲水表，在最小流量點(diǎn)處，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U = 4.90%（k =2），在分界流量點(diǎn)處，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U =3.40%（k =2），在常用流量點(diǎn)處，U =0.36%（k =2）。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)超聲水表示值誤差進(jìn)行了檢定并給出檢定結(jié)果，檢定數(shù)據(jù)表明三個(gè)被檢點(diǎn)均符合檢定規(guī)程JJG 162-2019《飲用冷水水表》中對(duì)示值誤差的要求。此外，文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)試環(huán)境，依據(jù)測(cè)量模型對(duì)測(cè)量過(guò)程中的不確定度分別進(jìn)行了定性和定量地分析，分析結(jié)果表明，受管段內(nèi)介質(zhì)壓力、流速和介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)等因素的綜合作用，在最小流量點(diǎn)處，測(cè)量過(guò)程中的不確定度最大，在最大流量點(diǎn)處，測(cè)量過(guò)程中的不確定度最小，測(cè)試結(jié)果與理論分析相符，此分析過(guò)程在一定程度上為有效評(píng)價(jià)檢定結(jié)果提供了依據(jù)。