渦街流量計(jì)測(cè)量不確定度分析 發(fā)布時(shí)間:2017-09-14
1前言 測(cè)量依據(jù):依據(jù)檢定規(guī)程JJG1029-2007《渦街流量計(jì)》。環(huán)境條件:應(yīng)符合規(guī)程要求:環(huán)境溫度為(5~45)℃,相對(duì)濕度一般為35%~95%,大氣壓力一般為(86~106)kPa。 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器:臨界流音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,Ur=0.30%(k=2);壓力變送器,Urel=0.2%(k=2);溫度變送器,Urel=0.3K(k=2)。 被測(cè)對(duì)象:渦街流量計(jì),精度等級(jí)1.5級(jí)。 測(cè)量介質(zhì):空氣。 測(cè)量過(guò)程:將臨界流音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置流量值調(diào)整到指定數(shù)值,保持流體穩(wěn)定一段時(shí)間;檢定開(kāi)始記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置和被檢流量計(jì)的初始值;檢定結(jié)束后記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置和被檢流量計(jì)的最終示值。 2測(cè)量的數(shù)學(xué)模型 式中,Ki—第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的儀表系數(shù),單位為1/m3; Ni—第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的流量計(jì)的脈沖數(shù); Vsi—第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)由裝置測(cè)得的修正到被測(cè)流量計(jì)處的實(shí)際氣體體積值,單位為m3; 將Vsi換算為被測(cè)流量計(jì)入口狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型為: 式中,Pn—測(cè)量時(shí)的當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)室氣體壓力,Pa; Psi,Pmi—分別為第i點(diǎn)測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器處和被測(cè)流量計(jì)處氣體壓力,單位為Pa; Tsi,tmi—分別為第i點(diǎn)測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器處和被測(cè)流量計(jì)處氣體溫度,單位為℃; zsi,zmi—分別為第i點(diǎn)測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器處和被測(cè)流量計(jì)處氣體壓縮系數(shù),取zsi≈zmi,則 3各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 3.1氣體流量計(jì)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量ur(Nr)評(píng)定輸入量Ni(單次測(cè)量脈沖數(shù))的不確定度來(lái)源主要是渦街流量計(jì)的測(cè)量重復(fù)性引入的,選取工況流量為70m3/h,在重復(fù)條件下重復(fù)測(cè)量6次,得到脈沖數(shù)Ni如下表:(采用A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定) 3.2臨界流音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定分量ur(Vs)的評(píng)定 臨界流音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置向上級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)溯源,由證書(shū)可知標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度Ur=0.30%(k=2),則由臨界流音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的測(cè)量點(diǎn)為70m3/h的實(shí)際流體體積累積量(平均值)為珔Vs=1.083m3時(shí)的絕對(duì)不確定度ur(Vs)=1.083m3*0.30%/2=0.001625m3 3.3音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力測(cè)量引入的不確定度ur(Ps)的評(píng)定 音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力是由分別裝在噴嘴底部和頂部的2臺(tái)測(cè)量范圍為(0~150)kPa的壓力變送器進(jìn)行測(cè)量后取平均值得到的,由溯源證書(shū)可知,其測(cè)量結(jié)果的不確定度分別為:頂部Urel=0.2%,k=2;底部Urel=0.2%,k=2;由于兩臺(tái)壓力變送器分別在噴嘴的頂部和底部,互不相關(guān),互相獨(dú)立,因此相對(duì)不確定度為:up1=up2=0.2%/2=0.1%;ur(ps)==0.1414%;則,測(cè)量點(diǎn)70m3/h時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力變送器的實(shí)際大氣壓(平均值)為Ps=91862Pa時(shí)的絕對(duì)不確定度為: 0.1414%*91862Pa=129.9125Pa; 3.4被檢流量計(jì)處壓力測(cè)量引入的不確定度ur(Pm)的評(píng)定 用于被檢流量計(jì)處壓力變送器測(cè)量范圍為(0~150)kPa,由溯源證書(shū)可知,Urel=0.2%,k=2,因此Pm的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:ur(Pm)=0.2%/2=0.1%;則測(cè)量點(diǎn)65m3/h時(shí)的流量計(jì)處的壓力變送器的實(shí)際大氣壓(平均值)為時(shí)的絕對(duì)不確定度為Pm=92227.3Pa時(shí)的絕對(duì)不確定度為:0.1%*92227.3Pa=92.2273Pa; 3.5音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)溫度測(cè)量引入的不確定度ur(ts)的評(píng)定 音速?lài)娮鞖怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)的溫度變送器測(cè)量范圍為(0~50)℃,由溯源證書(shū)可知,其測(cè)量結(jié)果的不確定度為U=0.3K,k=2,則由標(biāo)準(zhǔn)裝置溫度引入的絕對(duì)不確定度為: 3.6被檢流量計(jì)處溫度測(cè)量引入的不確定度ur(tm)的評(píng)定 被測(cè)流量計(jì)處的溫度變送器測(cè)量范圍為(0~50)℃,由溯源證書(shū)可知,其測(cè)量結(jié)果的不確定度為U=0.3K,k=2,則由被測(cè)流量計(jì)處溫度引入的絕對(duì)不確定度為: 4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 4.1靈敏系數(shù) 取:K=1422.91/m3,N=1662.167,Vs=1.083m3,Pn=92600Pa,Ps=91862Pa,Pm=92227.3Pa,ts=22.417℃,tm=21.869℃ 令:Ps=Pn+Ps;Pm=Pn+Pm;Tm=273.15k+tm;Ts=273.15k+ts; Ps=92600+91862=184462Pa,Pm=92600+92227.3=184827.3Pa; Tm=273.15+21.869=295.019k,Ts=273.15+22.417=295.567k; 則各靈敏系數(shù)為: 4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 由于以上輸入量不確定度分量批次獨(dú)立,互不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: 5擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 取包含因子k=2,Urel≈0.36% 6測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示 渦街流量計(jì)在流量點(diǎn)70m3/h時(shí)儀表系數(shù)K=1662.167(1/m3),相對(duì)不確定度為:Urel≈0.36%,k=2。 7結(jié)論 從上述不確定度分析中可看出,擴(kuò)展不確定度與渦街流量計(jì)口徑?jīng)]有關(guān)系,重復(fù)性會(huì)隨著流量點(diǎn)的變化而改變,但在被測(cè)對(duì)象最佳選擇的情況下,流量計(jì)各點(diǎn)的重復(fù)性基本一致,即使有微量的改變,對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度幾乎沒(méi)有影響,因此,臨界流音速?lài)娮旆怏w流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定渦街流量計(jì)的擴(kuò)展不確定度為:Urel≈0.36%,k=2。
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