矿山油罐车容积测量不确定度的评定

徐添喜

（福建闽科测试技术研究院有限公司，福建 福州 350003）

1 概述

1.1 测量依据

依据JJG 133—2005。

1.2 测量标准

二等标准金属量器、温度计、测深钢卷尺、丁字尺。

1.3 测量对象

汽车油罐车。

1.4 测量条件

环境温度为：（5～35）℃；在遮阳棚内，有良好的通风条件，检定水质清洁，场地坡度不超过0.5度。

1.5 测量方法

采用容量比较法。选用标准金属量器，按其使用规定，向油罐内注入油罐标称容量的75%的水。每一次注水要测量标准器内水温，待罐内水温与壁温平衡后，测量罐内水温并记录，待油罐内水面平稳后，用专用尺测量空高值。

2 数学模型

式中V20j——油罐在20℃时，各检定点的容积值，L；

Vdi——检定油罐标称容量的75%～97%时，各检定点的容积值，L；

α2——油罐材料的膨胀系数，/℃；

tgi——油罐内水温，℃；

Vbo——油罐在标称容量的75%时，实际容量值，L；

Vgi——油罐在标称容量的75%～97%范围内各检定点注入水的实际值，L；

n——在标称容量的75%～97%范围内使用标准量器的次数。

βW——水在(tbk～tgo)℃范围内的平均体膨胀系数，℃-1，βW=2×10-4℃-1；

tbi——标准金属量器内水温，℃；

tgo——在标称容量的75%时油罐内水温，℃；

n——在标称容量的75%范围内使用标准量器的次数；

tbk——标准金属量器内水温，℃；

Vbk——标准金属量器实际容量值，L；

Vbk——标准金属量器的标称值，L；

α1——标准金属量器的膨胀系数，/℃；

3 灵敏系数

以100000L的标称容量的10000L测量点为例，即V标=10000L，油罐的膨胀系数为α2=1.2×10-5℃-1，水在(tbk～tgo)℃范围内的平均体膨胀系数βW=0.0002℃-1，℃，本次测得标准金属量器内水温tbk平均值为18℃。油罐内水温平均值为19℃，根据多次对同类型的油罐车9000L～10000L对应油罐内液面上升的高度，得到其系数为10.5L/mm，则：

4 测量不确定度分量

4.1 标准金属量器容量的不确定度u (V标)

该项不确定度主要来源于标准金属量器的定值不确定度，根据标准金属量检定证书的信息，标准金属量器的允许误差为±2.5×10-4，即如果注入10000L水允许误差为±2.5×10-4×10000L=±2.5L，估计为均匀分布，因此：

自由度v0=50。

4.2 标准金属量器的线膨胀系数的不确定度u(α1)

金属量器材质为不锈钢，其线膨胀系数α1=16.7×10-5℃-1，根据经验估计，其不确定度区间为[-1.67×10-5℃-1，1.67×10-5℃-1]，k=2，因此：

估计σ[u(α1)]/u(α1)为0.1，故自由度v2=50。

4.3 油罐的线膨胀系数的不确定度u(α2)

金属量器材质为不锈钢，其线膨胀系数α2=12×10-5℃-1，根据经验估计，其不确定度区间为[-1.2×10-5℃-1，1.2×10-5℃-1]，k=2，因此：

估计σ[u(α2)]/u(α2)为0.1，故自由度v3=50。

4.4 水的体膨胀系数的测量不确定度u(βW)

水的体膨胀系数βW=2×10-4℃-1，根据经验估计，其不确定度区间为[-2×10-5℃-1，2×10-5℃-1]，k=2，因此：

估计σ[u(βW)]/u(βW)为0.1，故自由度v4=50。

4.5 油罐内水温的测量不确定度u(tgi)

测量水温的温度计本身的误差界限为±0.1℃，以矩形分布估计：

估计σ[u(tgi)]/u(tgi)为0.1，故自由度v5=50。

4.6 标准金属量器内水温的测量不确定度u(tbk)

估计σ[u(tbk)]/u(tkk)为0.1，故自由度v6=50。

4.7 空高值测量的不确定度u(xj)

输入量xj为两次读取空高值xj1和xj2的平均值，其不确定度主要来源于专用丁字尺的分度值读数误差，丁字的最大允差为±1mm，估计为均匀分布，因此：

估计σ[u(xj)]/u(xj)为0.1，故自由度v7=50。

5 测量不确定度分量一览表

见表1。

表1 测量不确定度分量

6 合成标准不确定度

7 扩展不确定度

取k=2，则扩展不确定度

8 校准和测量能力(CMC)

本报告根据规程，对汽车油罐车容量为10000L的容量测量的相对扩展不确定度Urel(V)(k=2)作了评定，汽车油罐车其他容量值的测量在同等条件下的测量可参考本报告。

因此该项目的CMC为：