0.2 级容积式流量计示值误差测量结果的不确定度评定

本文对 0.2 级容积式流量计示值误差测量过程中的各项不确定因素；体积管定值（实际容积值 Qs）、温度、压力、膨胀系数、压缩系数等进行了详细的分析评定。第一步是将国家原油计量站检定；检定证书给出的（温度 20℃）时体积管容积值转化为检定流量计时；体积管实际温度、压力时体积管容积值 V 的各项影响因素进行了分析评定。第二步是将 V 值转化为流量计出口温度、压力条件下；体积管实际容积值 Qs；（流量计检定条件下的累计流量实际值）引起的各项不确定影响因素进行了分析评定；最后进行整个测量装置的不确定度评定。

1 概述

（1）测量依据： JJG667-2010 液体容积式流量计检定规程。

（2）环境条件：温度(5～35)℃、相对湿度在 35%～85%。（3）测量标准：标准体积管，测量范围为 2000L，准确度等级为 0.05%温度计的最小分度为 0.1℃、0.4 级(0-1.0MPa)

精密压力表、0.4 级(0-2.5MPa) 精密压力表。

（4）被测对象：流量计最大允许相对误差：±0.2%，重复性应不超过 0.07%。

（5）测量方法：在规定的测量条件下，用容积为 2000L 最大允许误差为±0.05%的标准体积管和辅助设备 0.1℃分度的温度计、0.4 级(0-1.0MPa)精密压力表、0.4 级(0-2.5MPa)

精密压力表，型号规格为 LL-80 的流量计进行示值测量，将标准器读出体积值进行修正换算到流量计检定条件下的累计流量实际值，同流量计累计流量进行比较之差值，定为流量计的示值误差。

2 数学模型

δ=Qm-Qs

式中：δ ——流量计的示值误差，L； Qm ——流量计的示值；

Qs ——标准器的实际容积值（流量计检定条件下的累计流量实际值）

Qs =V［1＋β（tm-ts）][1-k（Pm－Ps）］式中：V——标准器在 ts 、Ps 条件下的标准容积，L；

(1998.55L )

β——液体膨胀系数；(770×10-6) k——液体压缩系数；(80.2×10-5) tm，ts——分别为流量计和标准器处液体温度平

均值；(18.8℃，18.6℃)

Pm，Ps——分别为流量计和标准器处液体表压力平均值；(0.19 MPa，0.17 MPa)

3 输入量的标准不确定度的评定

3.1 输入量 Qm 的标准不确定度 u（ Qm）评定

输入量 Qm 的测量不重复性引起的标准不确定度，可以通过连续测量得到测量列，采用 A 类方法进行评定。同一台流量计，流量选择在 25m3/h 时，连续测量 10 次计算出标准偏差：

3.2 输入量的标准不确定度评定

3.2.1 输入量 V 的标准不确定度 u（ V）评定（1）输入量 Vs 的不确定度主要来源于标准体积管的定值不确定度，采用 B 类评定方法进行评定。根据标准体积管检定证书中的信息，U=0.026%， (k=2) 因此标准不确定度为：u（Vs）=a / kP =0.00026×2000/ 2 = 0.26L

（2）输入量 Ps  的标准不确定度，u（Ps）的评定

输入量 Ps 为标准器处液体表压力平均值，其不确定度主要来源于压力测量仪表的示值允许误差，其不确定度采用 B 类方法评定，检定时采用 0-2.5MPa(0.4 级)的压力变送器，最大允许误差 a=±0.0125MPa，则

u( ps ) = a = 0.01MPa = 0.0058MPa k 3

（3）输入量βs 的标准不确定度，u（βs）的评定输入量βs 为标准体积管的体膨胀系数，其不确定度来源

于标准体积管所用材料的材质变化，由资料提供的βs=0.33 ×10-4 /℃，不确定度采用 B 类方法评定，根据经验可估算。其不确定度的区间为［0.33×10-4 /℃，-0.33×10-4/℃］，k=2，故 u（βs）=（0.33×10-4 /℃）/ 2 = 1.65×10-5/℃

（4）输入量 ts 的标准不确定度，u（ts）的评定输入量 ts 为标准器处液体温度平均值，其不确定度主

要来源于温度测量仪表的分度误差（温度测量的均匀性影响忽略），其不确定度采用 B 类方法评定，检定时采用分度值为 0.1 分度的温度计，最大允许误差 a=±0.2℃，则

= a = 0.2 =

u(ts ) k 0.1155℃

 3

（5）合成标准不确定度的计算 ucv = u(v)= [c1 u(vs )]2 +[c2 u( ps )]2 +[c3 (bs )]2 +[c4 (ts )]2 = 0.264L

3.2.2 灵敏系数灵敏系数： C1= аδ/ аQm = 1

C2= аδ/ аv =-［1＋β（tm-ts）][1-k（Pm－Ps）］=-1.0001

C3= аδ/ аβ=- V（tm-ts）[1-k（Pm－Ps）］=-399.88 C4= аδ/ а k = V［1＋β（tm-ts）]（Pm－Ps）=40.0028 C5= аδ/ аtm = -Vβ[1-k（Pm－Ps）］=-1.5398 C6=аδ/ аts = Vβ[1-k（Pm－Ps）］=1.5398

C7= аδ/ аPm =V［1＋β（tm-ts）] k=1.6041 C8= аδ/ аPs = -V［1＋β（tm-ts）] k=-1.6041

4 合成标准不确定度的计算 uc (d )= [cu(Qm )]2 +[c1 u(v)]2 +[cu(k)]2 +[cu(pm )]2 +[c2 u( ps )]2 +[c3 (b)]2 +[cu(tm )]2 +[c4 (ts )]2

=0.4008

5 扩展不确定度的评定

取 k=2，则扩展不确定度为：

U = k ´uc (d )= 2´0.4008 = 0.802L

其相对扩展不确定度： U rel  = 2000U = 0.04%

6 测量不确定度报告

本标准装置测量 0.2 级容积式流量计示值误差测量结果相对扩展不确定度为：U rel = 0.04%