涡街流量计测量不确定度分析

本文依据 JJG1029 － 2007《涡街流量计 》和 JJF1059 －1999《测量不确定度评定与表示》要求，建立了涡街流量计测量不确定度的数学模型，分析各个不确定度分量，最后得出涡街流量计的不确定度分析报告。

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

NiKi   = Vsi

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 70 m3 /h，在重复条件下

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 70 m3 /h 的实际流体体积累积量( 平均值) 为 Vs = 1． 083m3 时的绝对不确定度 ur ( Vs) =

1. 083m3 * 0． 30% /2 = 0． 001625 m3

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 ) = u2p1  + u2p2   =

0. 1414% ; 则，测量点 70 m3 /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 65 m3 /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: