科里奥利质量流量计示值误差测量不确定度分析

胡永良，叶 杨

（太原太航德克森自控工程股份有限公司，山西 太原 030012）

1 概述

（1）测量依据：JJG 1038-2008《科里奥利质量流量计》。

（2）测量标准：主要标准测量设备为静态质量法水流量标准装置，如表1。

表1 标准器计量性能指标

（3）被测对象：型号为LZL，口径为DN80 mm，准确度等级为0.15级的科里奥利质量流量计。

（4）测量方法：依据JJG 1038-2008《科里奥利质量流量计》对科里奥利质量流量计进行校准。以静态质量法水流量标准装置为标准器，使流体在相同的时间间隔内连续流过被测流量计和标准器，比较两者的输出值，从而确定被测流量计的示值误差。

2 建立数学模型，列出不确定度传播律

2.1 建立数学模型

频率输出时，科里奥利质量流量计的示值误差E为

式中E：被测流量计在测量时间内的累积质量流量，kg；

ms——标准器在测量时间内的累积质量流量，kg。

式中：N——被测流量计在测量时间内发出的累积脉冲数，P；

Km——被测流量计的仪表系数，P/kg；

m——电子秤的示值，即称重质量，kg；

ρ——校准用液体的密度，kg/m3；

ρa——空气的实际密度，kg/m3。

2.2 不确定度传播律

3 标准不确定度来源及评定

用静态质量法水流量标准装置对一台频率输出的DN80 mm科里奥利质量流量计进行校准，介质温度21.5 ℃，介质压力0.15 MPa。对120 t/h流量点测量10次，重复性用贝塞尔公式计算，测量数据见表2：

表2 流量计测量数据

3.1 标准装置的不确定度 urel(ms)

上级检定机构检定证书给出静态质量法水流量标准装置的扩展不确定度为Urel=0.05%（k=2），则其标准不确定度urel(ms )及相对灵敏系数 crel(ms)分别为：

3.2 换向器时间差引入的不确定度 urel(Δt)

换向器在120 t/h流量点换入和换出的时间差Δt为0.11 s，时间差Δt引入的标准质量变化为0.06%。按矩形分布考虑，则其标准不确定度urel(Δt)及相对灵敏系数crel(Δt)分别为：

3.3 重复性的不确定度l(mb)

使用静态质量法水流量标准装置对科里奥利质量流量计在120 t/h流量点重复测量10次，取10次测量误差的平均值作为该流量点的示值误差。被测流量计的重复性为0.02%，则：

4 标准不确定度汇总，见表3

表3 标准不确定度汇总表

5 合成标准不确定度评定

以上各项标准不确定度分量互不相关，代入公式（3），得到合成标准不确定度为：

6 扩展不确定度评定

取k=2，则扩展不确定度为：

7 不确定度报告

使用静态质量法水流量标准装置对DN80 mm科里奥利质量流量计的120 t/h流量点进行校准，其测量结果的相对扩展不确定度为Urel=0.09%（k=2）。