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 涡街流量计测量不确定度分析
发布时间:2017-09-14

1前言
  测量依据:依据检定规程JJG1029-2007《涡街流量计》。环境条件:应符合规程要求:环境温度为(5~45)℃,相对湿度一般为35%~95%,大气压力一般为(86~106)kPa。
  测量标准器:临界流音速喷嘴气体流量标准装置,Ur=0.30%(k=2);压力变送器,Urel=0.2%(k=2);温度变送器,Urel=0.3K(k=2)。
被测对象:涡街流量计,准确度等级1.5级。
测量介质:空气。
测量过程:将临界流音速喷嘴气体流量标准装置流量值调整到指定数值,保持流体稳定一段时间;检定开始记录标准装置和被检流量计的初始值;检定结束后记录标准装置和被检流量计的最终示值。
2测量的数学模型

式中,Ki—第i个测量点测得的仪表系数,单位为1/m3;
Ni—第i个测量点测得的流量计的脉冲数;
Vsi—第i个测量点由装置测得的修正到被测流量计处的实际气体体积值,单位为m3;
将Vsi换算为被测流量计入口状态下的数学模型为:

式中,Pn—测量时的当地实验室气体压力,Pa;
Psi,Pmi—分别为第i点测量时标准器处和被测流量计处气体压力,单位为Pa;
Tsi,tmi—分别为第i点测量时标准器处和被测流量计处气体温度,单位为℃;
zsi,zmi—分别为第i点测量时标准器处和被测流量计处气体压缩系数,取zsi≈zmi,则

3各输入量的标准不确定度评定
3.1气体流量计测量重复性引入的不确定度分量ur(Nr)评定输入量Ni(单次测量脉冲数)的不确定度来源主要是涡街流量计的测量重复性引入的,选取工况流量为70m3/h,在重复条件下重复测量6次,得到脉冲数Ni如下表:(采用A类方法进行评定)

3.2临界流音速喷嘴气体流量标准装置引入的不确定分量ur(Vs)的评定
  临界流音速喷嘴气体流量标准装置向上级计量机构溯源,由证书可知标准装置的不确定度Ur=0.30%(k=2),则由临界流音速喷嘴气体流量标准装置引入的测量点为70m3/h的实际流体体积累积量(平均值)为珔Vs=1.083m3时的绝对不确定度ur(Vs)=1.083m3*0.30%/2=0.001625m3
3.3音速喷嘴气体流量标准装置内压力测量引入的不确定度ur(Ps)的评定
  音速喷嘴气体流量标准装置内压力是由分别装在喷嘴底部和顶部的2台测量范围为(0~150)kPa的压力变送器进行测量后取平均值得到的,由溯源证书可知,其测量结果的不确定度分别为:顶部Urel=0.2%,k=2;底部Urel=0.2%,k=2;由于两台压力变送器分别在喷嘴的顶部和底部,互不相关,互相独立,因此相对不确定度为:up1=up2=0.2%/2=0.1%;ur(ps)==0.1414%;则,测量点70m3/h时的标准装置内压力变送器的实际大气压(平均值)为Ps=91862Pa时的绝对不确定度为:
0.1414%*91862Pa=129.9125Pa;
3.4被检流量计处压力测量引入的不确定度ur(Pm)的评定
  用于被检流量计处压力变送器测量范围为(0~150)kPa,由溯源证书可知,Urel=0.2%,k=2,因此Pm的相对标准不确定度为:ur(Pm)=0.2%/2=0.1%;则测量点65m3/h时的流量计处的压力变送器的实际大气压(平均值)为时的绝对不确定度为Pm=92227.3Pa时的绝对不确定度为:0.1%*92227.3Pa=92.2273Pa;
3.5音速喷嘴气体流量标准装置内温度测量引入的不确定度ur(ts)的评定
  音速喷嘴气体流量标准装置内的温度变送器测量范围为(0~50)℃,由溯源证书可知,其测量结果的不确定度为U=0.3K,k=2,则由标准装置温度引入的绝对不确定度为:

3.6被检流量计处温度测量引入的不确定度ur(tm)的评定
  被测流量计处的温度变送器测量范围为(0~50)℃,由溯源证书可知,其测量结果的不确定度为U=0.3K,k=2,则由被测流量计处温度引入的绝对不确定度为:

4合成标准不确定度评定
4.1灵敏系数
取:K=1422.91/m3,N=1662.167,Vs=1.083m3,Pn=92600Pa,Ps=91862Pa,Pm=92227.3Pa,ts=22.417℃,tm=21.869℃
令:Ps=Pn+Ps;Pm=Pn+Pm;Tm=273.15k+tm;Ts=273.15k+ts;
Ps=92600+91862=184462Pa,Pm=92600+92227.3=184827.3Pa;
Tm=273.15+21.869=295.019k,Ts=273.15+22.417=295.567k;
则各灵敏系数为:


4.2标准不确定度汇总表
涡街流量计标准不确定度汇总图表
由于以上输入量不确定度分量批次独立,互不相关,故合成标准不确定度为:

5扩展不确定度的评定
取包含因子k=2,Urel≈0.36%
6测量不确定度的报告与表示
  涡街流量计在流量点70m3/h时仪表系数K=1662.167(1/m3),相对不确定度为:Urel≈0.36%,k=2。
7结论
  从上述不确定度分析中可看出,扩展不确定度与涡街流量计口径没有关系,重复性会随着流量点的变化而改变,但在被测对象最佳选择的情况下,流量计各点的重复性基本一致,即使有微量的改变,对合成标准不确定度几乎没有影响,因此,临界流音速喷嘴法气体流量标准装置检定涡街流量计的扩展不确定度为:Urel≈0.36%,k=2。

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