质量法油耗仪示值误差不确定度评定分析

2021-01-23沈文奇

商品与质量 2021年2期

沈文奇

无锡市计量测试院江苏无锡 214000

油耗仪主要是利用单位时间内的燃油耗量，对于机动车内部实际油耗进行测定，具体耗油量可使用质量或者体积等单位表示。所谓质量法耗油仪主要是借助称重传感器，对于车辆在特定时间段内燃油量的消耗进行测定，展开耗油仪的校准，因此对于油耗仪在的测量误差以及不定性度等方面展开分析十分必要。

1 油耗仪相关介绍

长期以来，我国对于油耗仪统一化的检测以及校准方法相对缺少，因此对于车辆耗油情况检测精度不佳。为找出影响油耗仪显示值准确性因素，需要找出高效的校准方式。质量法油耗仪测定方式应运而生，其利用油耗仪测定出单位时间内机动车辆产生的实际油耗，通过燃油质量表示出来，在称重传感器的使用之下，分析耗油量，并对于油耗仪进行校准。

1.1 工作原理

油耗仪工作原理，使用“常闭式”的二位二通阀，对于充油过程进行控制。当电磁阀被打开以后，油箱可直接与发动机、油杯等相连。当油杯的油面到达上限，此时电磁阀可以关闭，并且油箱也能停止供油，更换油杯为发动机进行供油。持续供油过程，油杯内部液面下降，到达特定位置以后，油表正式开始计时，完成测量过程。耗油仪的组成系统包括显示仪表、称重传感器以及信号系统，其计量过程分辨率可达0.1g，重复性低于0.5%，显示误差处于±0.5%之间。

1.2 校准条件

为控制其显示误差，需要保证校准条件，环境温度应该处于0～40℃间，相对湿度不高于85%，处于无电磁干扰、污染的环境之下进行校准，校准过程利用校准仪器，测量范围在0～2000g之间，所需电源的额定电压220V，频率50Hz[1]。

1.3 校准内容

（1）对于分辨力的校准。在油耗仪分辨率的校准方面，可将其电源打开，结合使用说明进行预热。目测油耗仪示数稳定时，可选择重量20.1g的砝码置于托盘之上，在重力传感器的作用之下，观察显示仪表的示数。

（2）对于示值误差的校准。在示值误差的分析方面，可选择不同校准点，具体可选择其量程20%，还可选择量程60%，或者量程100%作为校准点，并在托盘的正中间，将砝码居中设置，之后将砝码示数Mi记录下来，同时记录仪表显示值mi。按照上述校准流程，各个校准点需要连续三次进行校准，要按照误差计算公式，算出不同校正次数的显示误差。具体公式如下：

公式当中，δi代表油耗仪当中不同校准点i的示值误差，单位%；mi代表油耗仪第i 个点共计3次测量结果平均值，单位是g；Mi代表油耗仪第i点的标准砝码重量，单位g。

（3）对于重复性问题的校准。针对重复性问题的校准，可以和示值误差的校准方面同时进行，按照规范，可借助极差系数法，根据如下公式，完成不同校准点重复性的计算：

公式当中，∆i代表油耗仪中第i个点出现的重复率，单位%；mimax 代表油耗仪的第i 个点位置测量的最高值，单位为g；mimax代表油耗仪中第i 个点位置测量的最小值，单位为g；mi代表油耗仪中第i 个点位置测量的平均值，单位是g；C代表极差系数，当n=3时，C可取值为1.69。

2 利用质量法对于油耗仪示值的误差不确定度的分析流程

2.1 确认方法

在被校准的称重传感器上方放置标准砝码，并记录其示数以及油耗仪的示数，分别为Mi，mi，之后使用比较法，对于被校准的油耗仪相同示值指标进行对比。

2.2 建立模型

建立模型，并将不确定度的传播公式引入其中，因为Mi，mi，δi三者之间为互不相关的量，因此合成的不确定度因素可按照下列公式计算：

公式当中，将标准砝码的不确定度分量u(Mi)引入其中，并将被校准的油耗仪的不确定分量引入其中。此外，还将灵敏系数引入，获得标准不确定度计算公式。

2.3 输入数据

待校准的油耗仪能够使用连续测量的方法，对其示数误差进行评定。选择质量为1000g的砝码，处于相同精度环境下，展开10次重复测量，获得测量结果。并结合测量数据，使用赛尔公式完成标准差的计算，计算结果s=0.143g。同时，测量期间，还需结合规范要求，处于同等条件之下，展开3次重复测量，取平均值，当作最终的测量结果，计算出不确定度的分量值为0.083g。由于油耗仪分辨率0.1g，代表其显示的读数误差为0.1g，且其半宽度0.05g，将标准度的不确定分量引入之后，经计算，值为0.029g。待校准的油耗仪，选择其中最大分量0.083g，标准砝码是按照上级标准进行检定，使用0-2000g的标准砝码。其极限误差在±30mg，分布均匀，可确定包含因子，进而计算出标准砝码的不确定度分量0.017g[2]。

2.4 不确定度结果

选取1000g为测量点，标准砝码的质量为1000g，被校准的油耗仪的示数为0.083g，输出量的不确定分量为0.0083%；标准器的示值为0.017g，输出量的不确定分量为0.0017%。由于不同标准的不确定度分量之间不相关，因此，δi取值0.0085%，包含因子值k取2，经计算U=δi×k=0.017，取近似值，为0.02%。