加油机容量示值误差的测量不确定度评定

【摘 要】本文依据JJG443-2006《燃油加油机检定规程》，对燃油加油机容量示值误差进行了检定，分析了测量过程各因素对测量结果的影响情况，提供了测量结果不确定度的评定过程，并对标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度以及测量结果的表示给予了明确的论述。

【关键词】加油机容量示值误差；测量不确定度；标准不确定度；扩展不确定度

0 任务来源

根据2010年度我市计量监督工作计划，我市计量监督部门于2010年7月12日组织了辖区内四县一市的计量检定机构进行了燃油加油机容量检定的比对工作，要求各实验室应提供测量结果，以及测量结果不确定度的评定报告，本文给出了我单位在本次加油机容量比对中测量结果不确定度的评定过程和结果。

1 测量方法

依据JJG443-2006《燃油加油机检定规程》，采用金属量器100L分别在不同流量状况下进行检定，将加油机示值VJ与标准金属量器测得的加油机在试验温度tJ下的实际体积VBt相比较；通过计算，从而确定加油机的示值误差及重复性。

2 数学模型

由于温度的影响，在试验温度tJ下的实际体积量VBt如下：

VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]

式中：VBt——标准量器在tJ℃下给出的实际体积量（L）；

VB——标准量器在20℃下的标准容积（L）；

βY、βB——分别为检定介质油和标准量器材质的体膨胀系数（℃-1）；

tJ、tB——分别为加油机内流量计输出油温和标准量器内油温（℃）；

VJ——加油机在tJ℃下指示的体积值（L）。

那么加油机的相对误差为：

E=■×100%=■-1×100%

=■-1

3 方差和传播系数

由上式可得合成方差为：

[UC（E）]2=C■2[u（VJ）]2+C■2[u（VB）]2+C■2[u（βY）]2+C■2[u（tJ）]2

+C■2[u（tB）]2+C■2[u（βB）]2

式中： C■=■=■

C■=■=-■=-■

C■=■=■·■=t■-t■

C■=■·■=-βY

C■=■·■=β■-β■

C■=■·■=t■-20

按长期经验，加油机枪口处油温与标准器内温度之差一般不超过4℃，即|tB-tJ|≤4℃；取tB-tJ=4℃

油温在-25℃～55℃范围内，即|20-tB|≤45℃；取tB-20=-45℃，以柴油为介质：β■=9×10-4℃-1，β■-β■=9×10-4-50×10-6 =8.5×10-4℃-1。

表1

采用100L金属量器进行检定时取VB=100L

可得合成标准不确定度为：

[u■（E）]■=■×u（V■）■+■×u（V■）■+[4×u（β■）]■ +[9×10■×u（t■）]■+[8.5×10■×u（t■）]■+[45×u（β■）]■

4 标准不确定度一览表（表1）

5 计算分量标准不确定度

5.1 加油机示值不确定度u（VJ）

加油机分辨力（即加油机的最小体积变量）为0.01L， 均匀分布；故标准不确定度：

u（V■）=■=0.58×10■L

5.2 标准量器示值不确定度u（VB）

（A）标准量器本身检定的不确定度2.5×10-4覆盖因子k=3，可得标准不确定度

u（VB）1=■=0.83×10■L

（B）标准量器的分辨率不大于标称容量的5×10-5 ，故读数误差的不确定度为（均匀分布）：

u（VB）2=■=2.89×10-3=0.29×10-2L

（C）测量重复性给出的不确定度：取本标准建立时的测量重复性数据作为本次测量重复性的数值：

u（VB）3=s=4.40×10-2L

故标准量器示值的不确定度：

[u（VB）]2=[u（VB）1]2+[u（VB）2]2+[u（VB）3]2

=（0.83×10-2）2+（0.29×10-2）2+（4.40×10-2）2

=（4.49×10-2）2

u（VB）=4.49×10-2L

5.3 检定介质柴油体胀系数的不确定度u（βY）

柴油的体胀系数为9×10-4℃-1，β的不确定度为β=5×10-6℃-1

因此标准不确定度为：

u（β■）=■=0.025×10-4■℃-1

5.4 加油机油温测量的不确定度u（tJ）

油温测量所用的温度计其误差界限为±0.1℃，考虑其分布为均匀分布则标准不确定度为：

u（tJ）=0.1/■=0.058℃

5.5 标准量器油温测量的不确定度u（tB）

本次所用的温度计其误差界限为±0.1℃，考虑其分布为均匀分布则标准不确定度为：

u（tB）=0.1/■=0.058℃

5.6 标准金属量器体胀系数的不确定度u（βB）

标准金属量器体胀系数β=50×10-6℃-1，由规程提供的β的不确定度为β=5×10-6℃-1，因此标准不确定度为：

u（βB）=■=0.025×10-4■℃-1

6 合成标准不确定度

[u■（E）]■=■×0.58×10■■+■×3.22×10■■+（4×0.025×10■）■

+（9×10■×0.058）■+（8.5×10■×0.058）■+（45×0.025×10■）■

=（4.72×10■）■

u■（E）=4.72×10■

7 扩展不确定度

取k=2， 则扩展不确定度为：

U=k×uc=2×4.72×10-4=9.4×10-4

【参考文献】

[1]JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示[M].北京：中国计量出版社，1999.

[2]刘智敏.不确定度及其实践[M].北京：中国标准出版社，2000.

[3]JJF 1001-1998 通用计量术语及定义[M].北京：中国计量出版社，1999.