摘 要: 氣體雙渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)測量結(jié)果的不確定度的評(píng)定過程，列出了渦輪流量計(jì)的測量模型、不確定度的傳播率，并對(duì)檢定過程中儀表系數(shù)測量結(jié)果的拓展不確定度進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)定，分析了各個(gè)因素的來源，便于我們?cè)趯?shí)際工作中分析影響測量不確定度的主要因素，從而提高我們校準(zhǔn)工作的準(zhǔn)確度和可靠性。

1、建立測量模型、列出不確定度傳播率：
 
1. 1、 建立測量模型：
 以音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)介質(zhì)為空氣，氣體渦輪流量計(jì)系數(shù)計(jì)算公式為:

Kij	=	3600Nij ( pm)		ij ( Ts )	ij ( Zs ) ij		( 1)
		( qvs ) ij tij	( ps)	ij ( Tm )	ij ( Zm )	ij

式中: K_ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次檢定時(shí)的系數(shù)，; N_ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次檢定時(shí)流量計(jì)顯示儀表測得的脈沖數(shù);
 
( qv_s ) _ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次校準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)裝置測得的氣體體積流量，m³ /h;
t_ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次校準(zhǔn)時(shí)間，s; ( pm) _ij 、( ps) _ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次校準(zhǔn)時(shí)的流量計(jì)處和標(biāo)準(zhǔn)裝置處的氣體壓力，Pa( 壓力為表壓力與大氣壓的和 使用絕壓傳感器所測壓力為壓力，不需再加大氣壓) ;
 
( T_s ) _ij 、( T_m ) _ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)裝置和流量計(jì)處處的氣體熱力學(xué)溫度，K;
 
( Z_s ) _ij 、( Z_m ) _ij —第 i 校準(zhǔn)點(diǎn)第 j 次校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)裝置處和流量計(jì)處的氣體壓縮系數(shù);
 
i—檢定點(diǎn)數(shù);
 
j—檢定次數(shù)。
 
1. 2、不確定度傳播律：
 
u²_cr ( K) = c²_r u²_r ( qv_s ) + c²_r ( N) u²_r ( N) + c²_r ( t) u²_r ( t) + c²_r
 
( T_s ) u²_r ( T_s ) + c²_r ( T_m ) u²_r ( T_m ) + u²_r c²_r ( p_m ) u²_r ( p_m ) + c²_r ( p_s ) u²_r ( p_s ) + c²_r ( z_s ) u²_r ( z_s ) + c²_r ( z_m ) u²_r ( z_m ) + c²_r ( E_r ) u²_r ( E_r ) +

2、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源及評(píng)定：
 
以音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)一臺(tái)脈沖輸出的DN300 氣體雙渦輪流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)裝置的型號(hào)為GLV － 10000，測量范圍為 DN ( 15 ～ 400 ) mm ( 0. 1 ～ 10000) m³ /h，擴(kuò)展不確定度為 U_rel = 0. 25% ( k = 2) 。
   氣體雙渦輪流量計(jì)的型號(hào)為 FMT － Lx G4000 MM，出廠編號(hào)為 T000009247，測量范圍為 ( 380 ～ 6500) m³ / h。校準(zhǔn)介質(zhì)為空氣，環(huán)境溫度 16  ，相對(duì)濕度 35% ，大氣壓力 106 kPa。每個(gè)流量點(diǎn)校準(zhǔn) 6 次，以 6 次儀表系數(shù)的平均值作為該點(diǎn)的儀表系數(shù)，重復(fù)性用貝塞爾公式計(jì)算。渦輪 1 儀表系數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表 1，渦輪 2 儀表系數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表 2。

2. 1、渦輪 1 儀表系數(shù)校準(zhǔn)不確定度來源及評(píng)定
 
2. 1. 1、標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度 u_r ( qv_s )
 
檢定證書給出音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度 u_r ( qv_s ) = 0. 25% ，k = 2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( qv_s ) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( qv_s ) 分別為
0. 25%
u_r ( qv_s ) = ₂ = 0. 125%
^qvs K
^cr ^( qvs ^{) =} _{K  qvs} ^= l1

2. 1. 2、標(biāo)準(zhǔn)裝置脈沖計(jì)數(shù)的不確定度 u_r ( N) 脈沖計(jì)數(shù)誤差為 ± 1 個(gè)脈沖，一般情況下，一次校準(zhǔn)的累積脈沖數(shù)不少于 2000 個(gè)，即脈沖計(jì)數(shù)的誤差不大于0. 05% ，按矩形分布考慮，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( N) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( N) 分別為

 
K =120. 464; 高區(qū): E =0. 124% ，E_r =0. 091% ; 低區(qū): E = － 0. 901% ，E_r =0. 065%

2. 1. 3 時(shí)間測量的不確定度 u_r ( t)
 
計(jì)時(shí)器的允許誤差為 0. 001s，一次校準(zhǔn)***短測量時(shí)間為 30s，則

 
則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( t) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( t) 分別為
 
u_r ( t) = ^{0. 0033%} = 0. 002%
槡³
t K
^cr ^{( t) =} _{K  t} ^= l1

=121. 395; 高區(qū): E =0. 139% ，E_r =0. 053% ; 低區(qū): E = － 0. 952% ，E_r =0. 082%

1. 1. 4   標(biāo)準(zhǔn)裝置溫度測量溫度的不確定度 u_r ( T_s )

 

校準(zhǔn)證書給出，U =0. 10 ，k =2，標(biāo)準(zhǔn)裝置處溫度較低
 
0. 101
為 ^{14. 7 ，則 u}r ^( Ts ^) = _{( 273. 15 +14. 7)} ^{=0. 0347% 。負(fù)壓法}音速噴嘴流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用的溫度是在測量值加
 
273. 15  得到的溫度，零度和攝氏溫度之差
 
273. 15  是常量，溫度測量的不確定度完全取決于溫度變送器的準(zhǔn)確度，且為矩形分布。按矩形分布考慮，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( T_s ) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( T_s ) 分別為
u_r ( T_s ) = ^{0. 0347%} = 0. 02%
槡^3
Ts K
^cr ^( Ts ^{) =} _{K Ts}  ^{= 1}
2. 1. 5 被檢表溫度測量的不確定度 u_r ( T_m )

 
^{0. 01% × 110kPa}·484kPa = 0. 112% ，按矩形分布考慮， 98
 
則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( p_s ) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( p_s ) 分別為
u_r ( p_s ) = ^{0. 112%} = 0. 065%
槡^3
ps K
^cr ^( ps ^{) =} _{K ps}  ^= l1
2. 1. 7  被校流量計(jì)處壓力測量的不確定度 u_r ( p_m )
 
采用的絕壓變送器是 0. 1 級(jí)，量程為 ( 70 ～ 110 )
 
kPa，記錄給出 p_m ***小為 100. 672kPa，因此 u_r ( p_m )  =
 
^{0. 1% × 110kPa}·672kPa = 0. 11% ，按矩形分布考慮，則 100
 
其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( p_m ) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( p_m ) 分別為
u_r ( p_m ) = ^{0. 11%} = 0. 063%
槡^3
pm K
^cr ^( pm ^{) =} _{K pm}  ^{= 1}
2. 1. 8 標(biāo)準(zhǔn)器處氣體壓縮因子的不確定度 u_r ( z_s )
 
估計(jì) u_r ( z_s ) = 0. 1% ，按矩形分布考慮，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ( z_s ) 及相對(duì)靈敏系數(shù) c_r ( z_s ) 分別為
u_r ( z_s ) = ^{0. 10%} = 0. 058%
槡^3
zs K
^cr ^( zs ^{) =} _{K  zs}  ^{= 1}
2. 1. 9 被檢流量計(jì)處氣體壓縮因子的不確定度 u_r ( z_m )
同理可得，u_r ( z_m ) = ^{0. 10%} = 0. 058%
槡^3
zm K
^cr ^( zm ^{) =} _{K zm}  ^= l1。
2. 1. 10 K_i 重復(fù)性的不確定度 u_r ( E_r )
 
校準(zhǔn)記錄給出，每個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)校準(zhǔn) 6 次，K_i 重復(fù)性
 
的***大值為 0. 091% ，則 u_r ( E_r ) = ^{0. 091} = 0. 0525%
槡³
c _r ( E_r ) = 1
 
1. 1. 11  K 系數(shù)誤差的不確定度 u_r ( E)
 
流量計(jì)渦輪 1 的 K 系數(shù)為 120. 464，K 系數(shù)***大示值誤差為 0. 124% ，按正態(tài)分布考慮，則

2. 2 渦輪 2 儀表系數(shù)校準(zhǔn)不確定度來源及評(píng)定渦輪儀表系數(shù)校準(zhǔn)不確定度來源及評(píng)定過程同結(jié)果見表 4。

3、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表:
 渦輪 1 和渦輪 2 儀表系數(shù)校準(zhǔn)不確定度分量匯總分別見表 3 和表 4。

表 3 渦輪 1 儀表系數(shù)校準(zhǔn)不確定度分量匯總表
 

 
4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
 
4. 1 表 3 中各輸入量彼此獨(dú)立，帶入式( 2) ，得到渦輪 1
 
儀表系數(shù)校準(zhǔn)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 u_cr ( K₁ ) = 0. 197% 。 4. 2 表 4 中各輸入量彼此獨(dú)立，帶入式( 2) ，得到渦輪 2
 
儀表系數(shù)校準(zhǔn)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 u_cr ( K₂ ) = 0. 195% 。
 
5、擴(kuò)展不確定度：
 
5. 1 取 k = 2，則渦輪 1 儀表系數(shù)校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度為u_rel ( K₁ ) = 0. 39% 。
 
5. 2 取 k = 2，則渦輪 2 儀表系數(shù)校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度為u_rel ( K₂ ) = 0. 39% 。
 
6、不確定度報(bào)告: