體積管測(cè)量不確定度評(píng)定

1、安徽省計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)和測(cè)量能力評(píng)定 NL-LL033-2012 體積管起草人：胡志鵬審核人：陶向宏批準(zhǔn)人：孫秀良 批準(zhǔn)日期： 2012-05-29 實(shí)施日期： 2012-05-29 體積管校準(zhǔn)和測(cè)量能力評(píng)定1、 概述1.1、 測(cè)量依據(jù)：JJG209-2010體積管檢定規(guī)程1.2、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器組，測(cè)量范圍為（110000）L。表1. 實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)性能1二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器測(cè)量范圍：（110000）L測(cè)量不確定度：U=0.025%，k=22比較儀（質(zhì)量）測(cè)量范圍：（064）kg/1g級(jí)3外徑鋼尺測(cè)量范圍：（3501125）mm最大允

2、許誤差：+0.05%4游標(biāo)卡尺測(cè)量范圍：（0300）mm最大允許誤差：+0.05%5超聲波測(cè)厚儀測(cè)量范圍：（0.8100）mm最大允許誤差：±0.1mm6溫度計(jì)測(cè)量范圍：（050）最大允許誤差：±0.17壓力表測(cè)量范圍：根據(jù)測(cè)量壓力確定最大允許誤差：±0.4%1.3、 被測(cè)對(duì)象：體積管1.4、 測(cè)量方法：（1） 體積管的入口直接與水泵相連，出口與檢定裝置相連。根據(jù)體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積選定并分配標(biāo)準(zhǔn)器，選用一臺(tái)或幾臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)器，并確定使用次數(shù)。用于測(cè)量總量和測(cè)量余量的標(biāo)準(zhǔn)器，其最大允許誤差應(yīng)符合表1的要求。排氣，啟動(dòng)水泵，向體積管注水，打開各個(gè)排氣閥，使水流經(jīng)體積管、換向器

3、和標(biāo)準(zhǔn)量器流回水池。進(jìn)行一段時(shí)間的水循環(huán)，確認(rèn)排氣閥已無氣體排出時(shí)，關(guān)閉排氣閥。在進(jìn)行水循環(huán)過程中，測(cè)量體積管入口、出口、標(biāo)準(zhǔn)器處及水池的水溫，確認(rèn)整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)的水溫基本達(dá)到恒定時(shí)，即可進(jìn)行測(cè)量。為加速系統(tǒng)的水溫趨于一致，可以使置換器運(yùn)行。采用容積法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)按規(guī)定濕潤(rùn)標(biāo)準(zhǔn)量器的內(nèi)壁，使標(biāo)準(zhǔn)量器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，以確定置換器通過檢測(cè)開關(guān)D1、D2時(shí)的流量。為保證置換器能夠以同一速度經(jīng)過D1、D2，在一次檢定過程中調(diào)節(jié)閥的開度應(yīng)保持一致。置換器在檢測(cè)開關(guān)D1、D2之間運(yùn)行時(shí)，可以適當(dāng)加大流量，流量大小應(yīng)以所用標(biāo)準(zhǔn)量器能連續(xù)倒換及由換向器行程差引起的誤差可以忽略為原則。（D1為

4、第一個(gè)檢測(cè)開關(guān)，D2為第二個(gè)檢測(cè)開關(guān)）。（2） 初始位置為換向器將水流導(dǎo)向旁通側(cè)，啟動(dòng)置換器的投入按鈕，使置換器運(yùn)行。（3） 當(dāng)置換器按一定的流量觸發(fā)檢測(cè)開關(guān)D1時(shí)，啟動(dòng)換向器將水流從旁通側(cè)至標(biāo)準(zhǔn)量器側(cè)，開始計(jì)量。（4） 當(dāng)置換器觸發(fā)檢測(cè)開關(guān)D1時(shí)，讀取體積管出口處的壓力值，作為該次測(cè)量時(shí)體積管的壓力，讀取體積管進(jìn)、出口處得溫度，取平均值作為該次測(cè)量時(shí)體積管的平均溫度。（5） 置換器在兩個(gè)檢測(cè)開關(guān)之間運(yùn)行的時(shí)間不少于5min，以減少換向造成的誤差。（6） 壓力測(cè)量?jī)x表和溫度測(cè)量?jī)x表的最大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。（7）置換器在檢測(cè)開關(guān)D1、D2之間運(yùn)行時(shí)，可適當(dāng)加大流量。但應(yīng)以調(diào)定的流量觸發(fā)檢

5、測(cè)開關(guān)D2同時(shí)將水流換至旁通側(cè)，完成一次側(cè)量。（8） 按以上程序連續(xù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量次數(shù)不少于6次。2、數(shù)學(xué)模型用標(biāo)準(zhǔn)量器測(cè)量體積管時(shí)的體積流量計(jì)算公式：式中：體積管在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積值，L； 標(biāo)準(zhǔn)器指示值，L； ，標(biāo)準(zhǔn)量器材質(zhì)、體積管材質(zhì)的體膨脹系數(shù)，1/； 水的體膨脹系數(shù)，1/；，標(biāo)準(zhǔn)量器和體積管的壁溫，； 體積管內(nèi)液體的表壓力，Pa； 體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑，m； 體積管材質(zhì)的彈性模量，Pa； 體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚，m； 水的壓縮系數(shù)，1/Pa。3、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定3.1、標(biāo)準(zhǔn)量器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度最大允許誤差為±0.025%的標(biāo)準(zhǔn)量器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為，。3.2、體積管漏失量引

6、入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度在工作壓力下，當(dāng)位移器在標(biāo)準(zhǔn)體積段運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證位移器與體積管內(nèi)壁之間有良好的密封性能。位移器后的液體超越位移器而流到位移器前面的量，不能大于體枳管容積的0.006% （即I000L體積最大漏失60mL）。按均勻分布，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，。3.3、標(biāo)準(zhǔn)量器體膨脹系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)量器體膨脹系數(shù)為，不確定度為，按均勻分布，則。標(biāo)準(zhǔn)量器水溫在（1030）內(nèi)變化，因此，按最大值考慮，靈敏系數(shù)為。3.4、水的體膨脹系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度水的體膨脹系數(shù)為，不確定度為，按均勻分布，則，假設(shè)測(cè)量一次水溫變化不超過0.2，則靈敏系數(shù)為。3.5、體積管體膨脹系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度體積管體

7、膨脹系數(shù)為，不確定度為，按均勻分布，則。體積管內(nèi)水溫在（1030）內(nèi)變化，因此，按最大值考慮，靈敏系數(shù)為。3.6、標(biāo)準(zhǔn)量器壁溫引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)標(biāo)準(zhǔn)量器的壁溫為20，壁溫的不確定度為，按均勻分布，則。，靈敏系數(shù)為。3.7、體積管壁溫引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)體積管的壁溫為20，壁溫的不確定度為，按均勻分布，則。，靈敏系數(shù)為。3.8、液體表壓力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度液體表壓力由壓力表測(cè)得，其測(cè)量不確定度為，按均勻分布，則。Pa，Pa-1，靈敏系數(shù)為。3.9、體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑由外徑鋼尺或游標(biāo)卡尺測(cè)得，其測(cè)量不確定度，按均勻分布，則。Pa，靈敏系數(shù)為。3.10、

8、體積管材質(zhì)的彈性模量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)體積管材質(zhì)的彈性模量的不確定度，按均勻分布，則。Pa，靈敏系數(shù)為。3.11、體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚由超聲波測(cè)厚儀測(cè)得，其不確定度mm，按均勻分布，則。Pa，靈敏系數(shù)為。3.12、水的壓縮系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度水的壓縮系數(shù)Pa-1，設(shè)水的壓縮系數(shù)的不確定度，按均勻分布，則。靈敏系數(shù)。3.13、體積管測(cè)量容積值的重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度把體積管基本容積多次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差作為體積管容積值的重復(fù)性，則。靈敏系數(shù)。4、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度4.1、主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量器體積管漏失量標(biāo)準(zhǔn)量

9、器體膨脹系數(shù)水的體膨脹系數(shù)體積管體膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量器壁溫體積管壁溫液體表壓力體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑體積管材質(zhì)的彈性模量體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚水的壓縮系數(shù)體積管測(cè)量容積值的重復(fù)性4.2、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：4.3、擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算由置信概率P=95%，取包含因子k=2，則。5、對(duì)（110000）L體積管校準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)估5.1、1L體積管體積管參數(shù)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)LLLLLLLLmmPammPaPa-1標(biāo)準(zhǔn)量器體積管漏失量標(biāo)準(zhǔn)量器體膨脹系數(shù)水的體膨脹系數(shù)體積管體膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量器壁溫體積管壁溫液體表壓力體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的內(nèi)徑體積管材質(zhì)的彈性模量體積管標(biāo)準(zhǔn)容積段的壁厚水的壓縮系數(shù)體積管測(cè)量容積值的重復(fù)性合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度，5.2、10000L體積管體積管參數(shù)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)LLLLLLLLmmPammPaPa-1標(biāo)準(zhǔn)量器體積管漏失量標(biāo)準(zhǔn)量器體膨脹系數(shù)水的體膨脹系數(shù)體積管體