燃油加油机体积量示值误差测量不确定度分析

摘要： 依据JJG443-2006《燃油加油机》计量检定规程，对燃油加油机主标准器采用容积比较法，在规程规定条件下，对测得的容积进行温度补偿；求得加油机的准确容值，并对其进行测量结果不确定度分析、评定。

Abstract： Based on JJG443-2006 Fuel Dispensers regulation of metrological verification， it uses volume comparison method for fuel dispensers' main standard. Under the rule of regulation， it proceeds the temperature compensation for the measured volume， obtains accurate capacity value of fuel dispensers， and carries on the uncertainty analysis and evaluation on measurement result.

关键词： 燃油加油机；不确定度；分析

Key words： fuel dispensers；uncertainty；analysis

中图分类号：TH715 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）21-0044-02

0 引言

随着我国经济建设的快速发展，人们生活水平的逐步提高，家庭拥有汽车数量不断增加，面对资源紧缺，燃油价格上涨，加油机的计量准确度正成为社会关注的焦点，加油机计量是否准确，直接影响到加油站和消费者的切身利益。就我县而言，加油站分布广，数量大，目前，我县拥有300多台加油机，检定周期为3个月，工作量较大，如果由上级计量机构承担加油机的周期检定，或量值传递是不现实的，因此加油机的周期检定是县级计量检定机构的重要任务之一。加强加油机的检定、校准工作，为保证加油机计量的量值准确可靠，保障我县人民群众的需求，以及用户和加油站的合法权益，建立加油机检定装置社会计量标准，有着十分重要的意义。

本文依据JJG443-2006《燃油机加油机》国家计量检定规程和JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求，建立数字模型，对燃油加油机体积量示值误差测量不确定度进行分析。

1 概述

1.1 检定/校准方法 依据JJG443-2006《燃油加油机》计量检定规程，在规定的测量环境条件下，用容积为100L，最大允许误差为0.025%的标准金属量器和辅助设备0.2℃分度的温度计，在规定流量点上对加油机进行示值测量，将标准金属量器中所盛介质，经温度补偿后的体积VBτ同加油机显示体积量状态时的体积值VJ比较之差值定为加油机的示值误差。

1.2 测量依据 JJG443-2006《燃油加油机》检定规程

1.3 测量的环境条件 检定时环境温度：-20℃-40℃，检定过程中环境温度的变化应不超过5℃；环境温度应在加油机和标准金属量器附近测量。

检定时环境相对湿度应在30%～90%之间。

供电电源的标称电压频率（50±1）HZ。

1.4 测量标准 JB-100型的标准金属容器（不锈钢材质），测量范围：100L，MPE：±0.025%，河北海兴标准计量仪器厂234；棒状二等温度计测量范围-30℃-40℃，最小分度为0.2℃；水平仪（0-3600）"的一等机械秒表，分度值为0.1s。

1.5 测量对象 选取一特定的燃油加油机型号为CS2000-10A等级为0.3级。

2 数学模型

ΔV=VJ-VBt

VBt=VB[1+βy（tJ·tB）+βb（tB-20）]

ΔV——燃油加油机的示值误差

Vj——加油机的示值（L）

VBt——标准金属量器的容积示值（L）

VB——标准金属量器在20℃的容积读数（L）

tJ——加油机流量计出口温度（℃）

tB——标准金属量器中的温度（℃）

βB——标准金属量器材质的体膨胀系数

βy——检定介质的体膨胀系数

故ΔV=VJ-VB[1+βy（tJ·tB）+βb（tB-20）]

3 灵敏系数

C1=？坠ΔV/？坠Vj=1

C2=？坠ΔV/？坠Vb=-[1+βy（tJ-tB）+βb（tB-20）]

C3=？坠ΔV/？坠βy=-VB（tJ-tB）

C4=tJ-tB？坠ΔV/？坠tJ=-VBβy

C5=？坠ΔV/tB=-VBβy-VBβB

C6=？坠ΔV/？坠 βB=-VB（tB-20）

式中C1=1 C2=-[1+βy（tJ-tB）+βb（tB-20）]

设tJ-tB=4℃ tB=30℃ βy=12×10-4 βB=50×10-6

则C2=-[1+12×10-4×4+50×10-6×10]=-1.0055

C3=-VB（tJ-tB）=-4×100=-400

C4=-VBβy=-100×12×10-4=-1.02

C5=-VBβy-VBβB=100（12×10-4-5×10-5）=0.07

C6=-VB（tB-20）=-100×10=-1000

4 输入量的不确定度评定

4.1 输入量VJ的不确定度分量由加油机示值测量的不重复性引入属A类不确定度，加油机本身结构引入的不确定度属B类不确定度。

4.1.1 对同一台税控加油机在最大流量下，标准器设定在100L，在重复条件下连续测量10次，实测数据如表1。

vj=■■Vj■=100.073，u1（Vj）=■=0.02L

其示值误差引入的试验标准差为u1（Vj）=0.02L，其自由度为10-1=9。

4.1.2 规程规定加油机的最小体积容量不大于0.02L，由加油机最小体积容量引入的不确定度为0.02L，落于此区间的量属均匀分布K=√3，自由度V=∝，故由最小体积容量引入的试验标准差为u2（Vj）=■0.0115L。

VJ的合成不确定度分量

u（Vj）=■=■=0.023L

自由度V1=■=11.23。

4.2 输入量VB 引入的不确定度u（VB）

输入量的不确定度主要来源于标准金属量器的定值不确定度，采用B类方法评定，由证书中得知100L标准量器的不确定度为0.025×100L=0.025，则在（-0.025，0.025）区间服从均匀分布，包含因子KP=√3，u（V3）=■=

0.0145L。

估计其值的可信程度为10%，则自由度V2=50。

4.3 βy引入的不确定度分量u（βB）

βy为检定介质汽油的体膨胀系数，其不确定度来源于汽油介质体膨胀系数的测定，按规程给出的值为12×

10-4℃-1，其不确定度采用B类方法评定，根据经验可估算其不确定度区间为（-12×10-5℃-1，12×10-5℃-1），KP=2，u（β）=■=6×10-5。

估计Δu（βy）/u（βy）为0.10，所以自由度V3=50。

4.4 tJ测量时引入的不确定度分量

tJ为税控加油机所用流量计内汽油温度，按规程要求，用油枪出口处的介质温度代替，其不确定的主要来源于温度测量仪表的分度误差，其不确定度采用B类方法评定，给出分度值S=0.2℃，KP=√3，u（tB）=■=0.115℃。

估计Δu（tJ）/u（tJ）=0.1，V4=50。

4.5 输入量tB引入的不确定度分量

输入量tB为标准金属量器中汽油的温度，其不确定度主要来源于温度计的分度误差，根据规程要求，温度计的分度值为0.2℃，其不确定度采用B类方法评定KP=√3，

u（tB）=■=0.115℃，其可信度为10%，则V5=50。

4.6 由βB引入的不确定度分量

βB是标准金属量器的体膨胀系数，其不确定度来源于标准量器所用材料不锈钢材质的变化，规程给出βB=50×10-6℃，采用B类方法评定。根据经验可估算，其不确定度区间为（-5×10-6 5×10-6）KP=2，u（βB）=■=2.5×10-6℃-1

估计Δu（βB）/u（βB）为0.10，所以自由度V6=50。

5 合成标准不确定度的计算

标准不确定度汇总表2：

输入量VJ，VB，βy，βB，TY均相互独立，所合成不确定度按下式计算

uc2（ΔV）=[（aΔV/aVJ）u（VJ）]2+[（aΔV/aVB）u（VB）]2+[（aΔV/aβy）u（βy）]2+[（aΔV/atJ）u（tJ）]2+[（aΔV/atB）u（tB）]2+[（aΔV/aβB）u（βB）]2

=[C1u（VJ）]2+[C2u（VB）]2+[C3u（βy）]2+[C4u（tJ）]2+[C5u（tB）]2+[C6u（βB）]2

=（0.023）2+（1.0055×0.0145）2+（400×6×10-5）2+（0.12×1.115）2

+（0.07×0.115）2+（1000×2.5×10-6）2

=5.29×10-4+2.128×10-4+24×10-6+1.904×10-4+0.648×

10-4+6.25×10-4

=16.456×10-4

uC（ΔV）=4.056×10-2l=40.56ml

合成标准不确定度的有效自由度Veff

Veff=

■=

■

=51.52

6 扩展不确定度的评定

取置信概率为95%，有效自由度为Veff=50，查t分

布得KP=t95（50）=2.01。

扩展不确定度U95=K95（50）uc（ΔV）=2.01×40.56=81.53ml。

7 不确定度报告与表示

重点税控燃油加油机体积量为100L时，示值测量结果的扩展不确定度为U95=81.53ml，K95=2.01。

参考文献：

[1]JJG443-2006.燃油加油机.计量检定规程出版国家质量技术监督局.

[2]JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示.国家技术规范[S].

[3]郭欣.燃油加油机的作弊手段及识别[J].石油库与加油站，2007（02）.