二等金属量器标准装置测量不确定度评定

(广西计量检测研究院 广西 南宁 530007)



二等金属量器标准装置测量不确定度评定

黄炳森

(广西计量检测研究院广西南宁530007)

依据JJG259-2005《标准金属量器检定规程》,对二等金属量器标准装置采用容量比较法：即把被检仪器或装置与一等金属量器标准作容量比较，从而推算出被检仪器或装置容积值及不确定度

二等金属量器;标准装置;测量不确定度

一、概述

1.测量依据：依据JJG259-2005《标准金属量器检定规程》。

2.测量环境条件：实验室环境温度为(20±5)℃，实验室环境温度与水温之差5℃。

3.测量标准：一等标准金属量器

4.测量过程:

二等标准金属量器是根据JJG 259-2005《标准金属量器检定规程》进行检定，采用容量比较法，以水为检定介质，将一等标准金属量器的水按1：1比例或组合测量注入被检量器，读取对应液高。考虑温度影响，利用计量颈的分度容量I，建立V-h的数学关系。按我院现有设备一等金属量器组(10L、20L、100L、500L)，并可组合测量最大可扩展量限(500L十次量取5000L)分析。

二、数学模型

被检属器在刻度h对应的20℃实际体积量的计算公式：

[V20]=VB[1+β1(t1-20)+β2(20-t2)+βw(t2-t1)]

(1)

式中：V20——被检金属量器在刻度h对应的20℃实际容量值(L)；VB——标准金属量器在20℃的容量值(L)；

β1，β2——分别为标准量器和被检量器的体积膨胀系数；βw——水的体积膨胀系数；

t1——标准量器的水温(℃)；

t2——被检量器的水温(℃)；

(2)因此其关系是:

Ev=f(ΔH,Δh,V,VB,t,t2,β1,β2,βw)

三、方差和灵敏系数

按规程规定：

二等标准金属量器检定时，环境温度为(20±5)℃，即|20-t2|≤5℃；

一次检定中水温变化不应超过±0.2℃,即|t|≤0.2℃;

β1=50×10-6°C-1,β=0,βw=2×10-4°C-1;

分析实例以10L、20L、100L、500L标准金属量器按1：1测量进行。

四、标准不确定度分量的计算

(一)计量颈液位高度差的不确定度；u(ΔH)

(二)被检量器液位高度差Δh的不确定度u(Δh)

被检量器的高度差Δh=H-h经过6次重复测量，其中最大与最小之差3mm。测量结果取平均值，这样测量重复性给出的标准不确定度为；

被检量器排液时存在着残留量，经过6次重复测量被检量器液位高度差Δh，其中最大与最小之差1mm，故残留量的不确定度为：

这样液位高度差的标准不确定度为：

[u(Δh)]2=[u(Δh1)]2+|[u(Δh2)]2+[u(Δh3)]2=(1.186)2+(0.577)2+(0.395)2=(1.377)2则：u(Δh)=1.38mm

(三)计量颈分度容量V1的不确定度u(V1)

(四)标准量器的不确定度u(VB)

标准量器的计量颈分度容量，按规程要求，不大于其标称容量的5×10-5，均匀分布，故读数误差引起的标准不确定度为：

=1.99×10-3

20L标准量器的不确定度u(VB)为：

=2.02×10-3

100L标准量器的不确定度u(VB)为：

=2.83×10-3

500L标准量器的不确定度u(VB)为：

=0.01

(五)水温度差的不确定度u(t)

水温度差的变化界限为±0.2°C，概率均匀分布，则标准不确定度为：

(六)被检量器水温测量的不确定度u(t2)

水温测量所用的温度计其误差界限为±0.2°C，概率均匀分布，则标准不确定度为：

五、相对扩展不确定度U95r评定

取k=2得

Ur=k×ucrel

=2×4.52×10-9

=9.04×10-9

测量不确定度报告与表示二等标准金属量器的相对扩展不确定度为：

①10L：Ur=8.24×10-9,k=2 ②20L：Ur=8.26×10-9,k=2

③100L：Ur=9.04×10-9,k=2 ④500L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑤1000L：Ur=2.74×10-8,k=2 ⑥2000L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑦5000L：Ur=2.74×10-8,k=2

六、校准测量能力

(一)金属量器示值最佳测量能力

分析过程中已选用最佳测量重复性较好的金属量器进行连续测量，控制过程较好，因此可认为该相对扩展不确定度即为最佳测量能力。

(二)校准测量能力(CMC)

二等标准金属量器示值误差测量的CMC为:

①10L：Ur=8.24×10-9,k=2 ②20L：Ur=8.26×10-9,k=2

③100L：Ur=9.04×10-9,k=2 ④500L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑤1000L：Ur=2.74×10-8,k=2 ⑥2000L：Ur=2.74×10-8,k=2

⑦5000L：Ur=2.74×10-8,k=2

依据技术资料：

1.JJG259-2005《标准金属量器检定规程》

2.JJG133-2005《汽车油罐车检定规程》

黄炳森(1977.1-)，男，壮族，广西南宁人，大学本科学历，广西计量检测研究院，工程师，研究方向：流量计量检测与研究。