热能表示值误差测量不确定度研究

摘要：本文详细介绍了热能表示值误差测量结果的不确定度评定方法。

关键词：热能表 不确定度 自由度

1 测量依据及方法

对热能表检定根据JJG225-2001《热能表检定规程》，选用由供水系统、控制系统、测量系统、工作台以及计算机软件构成并且工作范围为15mm～50mm口径的标准装置，和口径在15mm～25mm范围内的热能表。把热能表检定装置和热能表安装在同一管路上，通过比较热能表检定装置的标准值和热能表的示值，测得热能表示值相对误差。测量环境要求在温度范围15℃～35℃，湿度范围在15%RH～85%RH。采用质量法，对热水流过装置的体积进行称量，来达到分析热能表示值误差测量不确定度的目的。

2 数学模型

①热能表的示值相对误差。根据JJG225-2001《热能表检定规程》，热能表的示值相对误差Ei可写成下式： E=（V示-V标）/VN×100%。上述公式中，E表示热能表流量传感器的示值误差，而V示用来表示热能表流量传感器的指示水量，V标表示管道实际通过的水量。②灵敏系数：c1=1/V标，c2=V示/V2标。③传播率公式：从上式和各种数量关系可以推出它的标准不确定度：

3 输入量的相对不确定度的评定

3.1 输入量V示的不确定度uV示的评定

输入量V示的不确定度来源于数字量化与测量重复性。如果测量的次数足够多，那么由数字分辨力引起的不确定度就十分小，可以忽略。所以用多次重复测量得到的一组测量列V示i1、V示i2…V示in，就可以不计数字量化引起的不确定度。像这样，可以采用A类评定法对此进行评定。

使用同一块热能表，对管道的小流量qi处，连续进行6次测量，得到如下表所示的一组测量值。如表1：

从同种类型的热能表中任意选取3台，每台分别在满足重复性条件的基础上，连续进行6次测量，一共得到9组测量结果。再利用上述方法对每组结果求单次实验标准差。如表2：

在实际测量中，取3次测量中的最大值为测量结果，故认为单次测量，在实际测量过程中，把3次测量中的最大值当作测量结果，可以认为每次测量为单次测量。所以urel（Vij）=sp=0.29%。

3.2 输入量V标相对不确定度urel（V标ij）的评定 查看热能表检定装置的出厂说明书，可以发现默认扩展不确定度是U=0.2%，k=2。所以urel（Vij）=0.2%/2=0.1%，V估计可靠程度为90%，故V=50。

3.3 不确定度汇总 从以上分析可知，流量传感分辨力和标准装置是构成测量结果不确定度的两大来源。标准装置分类汇总如下表3：

3.4 合成相对不确定度 ①合成相对不确定度为uc=

3.5 扩展不确定度的评定 假设取95%的置信区间，又由于有效自由度Veff是50，查t分布表得k95=t95（50）=2.01

所以扩展不确定度：U95rel=t95（50）×urel（Vij）=0.63%

3.6 测量不确定度的报告与表示 所以得出的热能表流量传感器示值误差的测量不确定度是：

4 总结

本文之所以采用A类评定法，是因为应该主要考虑其测量次数的影响，不应该考虑数字量化的影响。当进行不重复多次测量时，可以有效克服数字量化带来的影响，使之变得微乎其微。以下内容仅代表本人自己的观点，如有不妥之处，欢迎人们的批评指正。

参考文献：

[1]宋年兰.JJG225-2001热能表[M].中国计量出版社，2002.

[2]施昌彦.测量不确定度评定与表示指南[M].中国计量出版社，2005.

[3]沈文新，廖新.湿式气体流量计计量特性的探讨[J].自动化仪表，2010（01）.

作者简介：冯芳（1975-），女，河北邯郸人，职员，助理工程师，研究方向：热能表检定。