燃油加油机检定装置的不确定度分析

原秀丽

误差主要来源于装置误差、人员误差、方法误差和环境误差。下面用100L金属量器检定燃油加油机为例进行不确定度分析。

1.装置误差(来源于标准量器)

标准量器的不确定度u1表示;

按照JJG443—2006燃油加油机国家计量检定规程的规定,燃油加油机的检定设备是金属量器,其容量为100L,标准量器的允许误差必须小于加油机允许误差的1/5。燃油加油机的允许误差为±0.3%,故此选用三等(不确定度为0.5×10^-3)的金属量器即可满足检定要求,但为了提高检定结果的准确度,在运算过程中多数均选用二等量入式金属标准量器,二等标准量器的总不确定度为2.5×10^-4,

故此:u₁=0.025%。

2.人员误差(来源于标准量器的示值读数)

读数误差的不确定度用u2表示;

如果指示装置的分辨率为δx,则存在着等概率,对于分辨率小于δx的装置,任何激励都将给出同一示值,方差即为宽度δx的矩形概率的方差;u2=(δx)2/12,其标准不确定度u2=0.29δx。

金属标准量器的最小分辨率δx,按规定不得大于金属标准量器总不确定度的1/5,二等金属标准量器的总不确定度为0.025% 所以读数误差的标准不确定度:

u₂=0.29δx

=0.29×(0.00025/5)=0.0000145

即:u₂=0.001%

3.方法误差(标准量器的残留量)

方法误差的不确定度用u3表示;

按照检定规程的规定,二等金属标准量器使用时,当液体排空后,在滴流状态下需等2min后关闭阀门再进行使用,以此达到每次使用时标准量器内液体残留的一致程度。但在正常检定过程中由于使用的人员的操作方法及等待时间的差异,避免不了要产生一定程度的误差,经试验得知100L标准量器的最大残留量为±0.002L。

残留量的标准不确定度:

u₃=0.002/100 =0.00002

u₃=0.002%

4.环境误差(油品温度的变化)

温度引起标准器体积的不确定度用u4表示:

设燃油加油机计量器内的油温为tJ(用油枪口处的油温代替), 标准量器内的油温为t_B。输入到标准量器内的油品,在其各部位的温度基本是均匀分布的。标准量器的材质是1铬18镍9钛不锈钢,其材质的体膨胀系数β=50×10^-6℃^-1,当油温每变化1℃时,所引起标准量器体积变化的不确定度为:

u=β×(t_B-20)

=50×10-6×(21-20)

=0.00005

因檢定环境温度的变化不能超过5℃,我们将其极限值定为5℃时:则u4=0.00005×5=0.00025,

即u₄=0.025%

5.计量标准装置的误差分析及总不确定度U

在燃油加油机的计量检定装置中,经过上述误差分析已找出各项误差的标准不确定度。以上四项误差中的第1、2、3项误差均为正态分布,第4项为均匀分布。四项中有三项为正态分布,一项为均匀分布,因此可近似为正态分布。于是,置信水平(概率)约为95%,其置信因子k=2。

现按扩展不确定度进行计算,扩展不确定度U又称为总不确定度。他可用合成标准不确定度uc(y)乘以覆盖因子(类似置信因子)k,即可得出:

该燃油加油机计量检定装置的扩展不确定度极为:

(编辑/永安)