水表检定装置测量不确定度的分析

水表检定装置测量不确定度的分析

Summary水表检定装置的检定对象是转子速度型和容积式冷水表，指示单位是容积（m3）。水表验证装置的标准装置为工作水表，因此，水表验证装置的标准装置通过容量比较法由二等标准金属水表进行验证。根据工作测量设备的标称体积，选择具有适当测量极限的标准测量设备进行验证。验证结果反映在工作测量设备上固定的刻度上，即液位高度值。Keys：水表检定装置；测量不确定度；水表检定装置测量不确定度1、水表检定装置现阶段，对于水表的检测装置检测方式主要有两种，一个是启停量法、另一个是启停质量法，也可以手动或通过相机读取其值。对于信息的采集，这两种感应系统也能够收集一个是红外感应，另一个是脉冲信号。同时对于自动的识别的相机系统是安全有效的，不过唯一的缺点是会因为外界因素的影响信息收集。如果水表验证设备的指针被部分遮挡，则无法使用相机自动读取方法。红外传感器在读取数据时很稳定，性能很差，但是对不同类型的水表验证具有很强的适应性。脉冲信号只能读取几个脉冲水表的数据，并且对水表数据的读取有很大的限制。当前，大多数城市自来水验证使用体积法，即起停体积法。其工作原理是根据工作要求将水表安装在自来水管道中，然后打开开关以释放水流。当水流流经水表验证装置时，压力表将记录水流的压力值，浮子流量计将计算数据，然后最终值将显示在水表上，并且摄像机还将记录当前值。2、数学模型考虑验证过程中温度的影响，以水为验证介质，在20°C下的工作体积为：（1）式(1)中：V标准量注入工作量的水量的值，L；β-温度为θ3时液体的体积膨胀系数，1/℃；α1，α2和α3-分别是工作量表刻度尺，工作量表材料和标准量规材料的线性膨胀系数，1/℃；θ1，θ2，θ3-分别是测量室温，工作表和标准表的温度，℃。当工作容积为20℃时，其在验证容积下的相应液位高度为h0，如果测量颈部分度能力为I，则V的相应液位高度h为：因此，对应于工作量规的测量颈中任何给定高度H的容量为：如果在测量颈部的分度能力验证中使用的体积为VF，则将相应的液位高度差ΔH注入到测量颈部中，将式(1)代入式(3)中可得：由于检查的容器，标准容器和尺子都是不锈钢制成的。即α1=α2=α3，令α=α1=α2=α3，式(4)经简化为：1.1水表检定装置测量不确定度评定的条件和参数被测对象：水表检定装置，流量范围(0.004~8)m3/h，准确度等级0.2级；（2）测量设备：标准金属量规，测量范围：100L，精度等级为二等；（3）温度条件：环境温度θ1为21℃，θ2为19℃，θ3为19℃。3、水表验证装置测量不确定度各种标准不确定度的评定各分量不确定度评定如下：3.1工作量器液位高度差测量引入的相对标准不确定度分量u(Δh)已经测量了六次被测量规的高度差Δh=H-h0，最大和最小之间的差为4mm。测量重复性给出的标准不确定度为：工作量器读数误差限±1mm，并作均匀分布。故读数误差的不确定度为：工作量器排液时存在着残留，经六次重复测量工作量器残留引起的液位高度差为1mm，故残留量引起的不确定度：3.2计量颈液位高度差测量引入的相对标准不确定度分量u(ΔH)工作量器液位高度变化界为±1mm，并均匀分布，因此：3.3计量颈分度容量测量引入的相对标准不确定度分量u(VF)计量颈分度采用玻璃量器检定，所用玻璃量器为1000ml，其示值误差为±0.8ml，并作均匀分布。因此：3.4标准量器容量引入的相对标准不确定度分量u(VB)二等标准金属量器检定时其扩展不确定度为2.5×10-4，覆盖因子k=3，因此：3.5量器线胀系数引入的相对标准不确定度分量u(α)以界限±1.66×10-6℃-1的均匀分布表示不确定度，因此：3.6环境温度测量引入的相对标准不确定度分量u(θ1)室温测量的估读温度为0.2℃，考虑其均匀分布，则：3.7工作量器水温测量引入的相对标准不确定度分量u(θ2)水水温测量所用温度计其误差限为±0.2℃，考虑其均匀分布，则：3.8标准量器水温测量引入的相对标准不确定度分量u(θ3)水温测量所用温度计其误差限为±0.2℃，考虑其均匀分布，则：3.9水体胀系数引入的相对标准不确定度分量u(β)水介质的温度(20±5)℃范围内体胀系数的界限为±0.5×10-4℃-1，考虑其均匀分布。故：查阅相关规程规定，有：(1)对于0.2级水表装置其计量颈分度不大于其标称容积的4×10-4，即I/V≤4×10-4；(2)标称容积的液位应位于计量颈中部，即：(3)一次检定中水温变化不超过±0.5℃，即|θ2-θ3|≤0.5℃；同时有α=16.6×10-6℃-1，β=2×10-4。3.10水表检定装置标准不确定度分析表1标准不确定度分析一览表i标准不确定度分量u（xi）不确定来源ki标准不确定u（xi）Ci/V自由度v1u（Δh）工作量器液位高度差测量0.89mm4×10-63.6×10-616.22u（ΔH）计量颈液位高度差测量0.58mm2.7×10-41.6×10-4503u（VF）计量颈分度容量测量0.46×10-3L6.7×10-33.1×10-6504u（VB）标准量器容量38.3×10-3L0.018.3×10-5505u（α）量器线胀系数9.60×10-5℃-165.8×10-4506u（θ1）环境温度测量0.12℃-16.6×10-6-2×10-6507u（θ2）工作量器水温测量0.12℃1.67×10-42.0×10-5508u（θ3）标准量器水温测量0.12℃-1.5×10-4-1.8×10-5509u（β）水体胀系数2.9×10-50.51.4×10-550（1）合成标准不确定度2故合成标准不确定度：结语综合以上分析，水表验证装置的测量不确定度为Urel=1.2×10-3（k=2），满足水表验证工作的要求，可以进行验证工作。为了防止水表验证标准装置的不确定性在使用过程中发生变化，有必要定期检查水表验证装置的各种不确定性成分。如果设备的测量不确定度评估超出标准，则应检查设备。整改以确保水表校验装置传输的准确性。Reference[1]吕馥香.直流高值电阻器检定装置测量结果不确定度评定实例流程分析[J].电力设备管理，2018(08):49-50.[2]刘洋.风速表检定装置测量不确定度分析[J].轻工标准与质量，2017(03):48-50.[3]岳娜，闫新琦.热量表检定装置温度测量结果的不确定度分析[J].工业计量，2017，27(03):63-64.[4]王拴奎，李彧，马丽娟.水表检定装置的测量不确定度评定方法——以已刻线启停式静态容积法水表