旋进旋涡流量计示值误差测量不确定度评定

摘    要:

旋进旋涡流量计采用旋涡进动频率与流量相关的工作原理。旋涡进动频率与流量大小成正比。本文采用MCM法对旋进旋涡流量计的测量不确定度进行评定。

1 测量过程简述

1.1 测量依据:

JJG 1121-2015《旋进旋涡流量计》检定规程。

1.2 测量环境条件:

温度: (5~40) ℃;相对湿度:不超过93%;大气压力: (86~106) k Pa。

1.3 测量标准:

2000L钟罩式气体流量标准装置。

1.4 被测对象:

旋进旋涡流量计, 1.5级, DN40 (mm) , 流量范围: (7~70) m3/h。

1.5 测量方法:

2000L钟罩式气体流量标准装置是以空气为介质, 以罩内有效容积为标准容量的计量仪器。当钟罩下降时, 钟罩内气体经试验管道排出, 排往被测流量计。以钟罩内排出的气体容量值比较被测流量计的累计流量显示值, 从而计算出被测流量计的误差。标准装置应符合JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置》的要求。根据JJG 1121-2015《旋进旋涡流量计》检定规程, 气体旋进旋涡流量计准确度等级是用基本误差来表示的, 所以基本误差是其主要技术指标。

2 测量模型

流量计各次测量基本误差计算按式 (1) 计算。

计算公式 

 

式中:Ei—第i次测量流量计工况累积体积流量相对示值误差, %;

Qi—第i次测量流量计工况累积体积流量, m3;

(Qs) i—第i次测量标准装置给出工况累积体积流量换算到被测流量计工况累计体积流量, m3。

气体流量计, (Qs) i按下式计算

计算公式 

 

式中:Ts, Tm—第i次测量标准装置工况和流量计工况气体温度, K;

ps, pm—第i次测量标准装置工况和流量计工况压力, Pa;

(Vs) i—第i次测量标准装置工况累积流量, m3;

zs, zm—第i次测量标准装置工况和流量计工况气体压缩因子。

注:标准装置与流量计间的压差小于1个大气压时, 可认为zs=zm。

Qi按式 (3) 计算。

计算公式 

 

式中:K—流量计的K系数;

Ni—第i次测量流量计输出的脉冲数。

3 各输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量Qi的标准不确定度u (Qi) 的评定

输入量Qi的标准不确定度来源主要是流量计重复性测量引入的不确定度。

(1) 重复性测量引入的标准不确定度u (Qi) 的评定

u (Qi) 可通过在某量点上, 重复性条件下重复测量得到, 采用A类方法进行评定。在qmax=70 m3/h流量点上进行10次连续测量, 得到被测流量计的测量值如表1:

表1     下载原表

表1

其单次实验标准偏差为:

江苏华云流量计厂 

 

用同量计分别在qmin=7 m3/h, qt=14 m3/h, 0.5qmax=35 m3/h流量点上进行重复性条件下的连续10次测量, 共得到4组测量值。每组测量列分别按上述方法计算, 得到单次实验标准偏差如表2所示。

表2     下载原表

表2

合并样本标准偏差:

计算公式 

 

实际情况是在重复性条件下连续测量3次, 以3次测量的平均值为测量结果, 则其平均值的实验标准差, 即标准不确定度为:

计算公式 

 

(2) 输入量Qi带来的标准不确定度u (Qi) 的计算

计算公式 

 

3.2 输入量 (Qs) i的标准不确定度u (Qs) i的评定

由2000L钟罩式气体流量标准装置的检定证书得到, 其扩展不确定度Ur=0.2%, k=2, 则 (Qs) i的标准不确定度为:

计算公式 

 

4 各标准不确定度分量汇总及计算表

表3 标准不确定度汇总表

表3 标准不确定度汇总表

5 合成标准不确定度

计算公式 

 

6 扩展不确定度的评定

计算公式 

 

7 测量不确定度的报告

该旋进旋涡流量计在qmax=70 m3/h流量点示值误差测量结果扩展不确定度为:

计算公式

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