量值比对中传递标准稳定性评估及作用

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量值比对是考察实验室检测能力，推动各实验室间进行技术交流的重要方式，也是实验室通过外部方式加强自身质量管理的有效手段，目前广泛应用于在国际互认和实验室能力验证考核中。传递标准是指在计量标准相互比较中用作媒介的测量标准，其性能考核是量值比对的重要环节。在 JJF 1117-2010《计量比对》D.3.2中，传递标准的稳定性评估被明确要求(2004版中没有列出)。应该说，传递标准的稳定性与其机械性能密切相关，传递标准的结构越复杂，受时间、环境因素影响越大，则其性能考核越显重要。

传递标准的评估方式也很早就引起国内外计量研究部门的重视。20世纪 70年代，美国国家标准与技术研究院 (NIST) [原美国国家标准局 (NBS)]就在-些计量领域采用传递标准全面考核 (简称 MAP”)进行量值传递的方式。本文以-次全国性膜式燃气表的量值比对活动为例，详细讨论传递标准在量值比对中的作用、评估方式和对结果的影响 j。

这次比对活动的目的是通过考察各实验室测量膜式燃气表流量量值的-致程度，验证实验室测量装置的可靠程度和检测人员技术能力，以此提升燃气表行业的检测能力。本次比对具有时空跨度大的特点，历时达两年，除了设计可靠的比对路线和方案外，传递标准的选择及其稳定性的定量评估是控制比对质量的关键。

1 数学模型模型描述了比对方法及其传递标准的影响方式。

1.1 示值误差由标准装置测量出燃气表的流量体积 ，经过压力修正和温度修正后，可得到燃气表的真实体积流量 。

×糟 (1)式中： 为流过标准器的气体体积，dm ；Vro 为被测燃气表的实际流量，dm ； 为标准器内气体的热力学温度，K；rm为所测燃气表进 口端气体热力学温度，K；p 为标准器的绝对压力，Pa；Pma为所测燃气表进VI端气体的绝对压力，Pa。

单次测量得到的燃气表相对示值误差：y： ×100% (2)式中：l，为单次测量的示值误差，%； 为被测燃气表的示值 ，dm。。

1.2 参考值的确定比对的参考值和不确定度通过几家主导实验室的加权平均得到。

第 i个流量点的参考值：主gr (3)2式中： 为对参考值有贡献的第 个主导实验室； 为比对实验的第 i个流量点； 为第 个主导实验室的第 i个流量点上的测量值。‰为第 个主导实验室在第 i个流量点上测量结果的标准不确定度。

测量值 的标准不确定度：[收稿日期]2013-03-01[作者简介1赵万星 (1971-)，男，重庆人，高级工程师，博士，毕业于重庆大学，从事计量技术工作。

FLOW MEASUREMENT(4)式中：Uri为第 i个流量点的参考值的标准不确定度。

1.3 比对结果的评价方法参比实验室的测量结果与不确定度的-致性用归- 化偏差 E 进行评价。

E rt， IA，(5) ·式中：k为覆盖因子，-般 k2； 为参比实验室第i个测量点上测量值与参考值的等效度 ( -yrf)的标准不确定度； 为参比实验室第 i个流量点的测量值； 为主导实验室第 i个流量点的参考值。

比对结果-致性 (归-化偏差法)的判断：l E I≤1，参比实验室的测量结果与参考值之差在合理预期内，比对结果可以接受。

l E l>1，参比实验室的测量结果与参考值之差没有达到合理预期，应分析原因。

/M M2 u2 (6) √ 十 十式中： 为第 i个流量点上参考值的标准不确定度； 为第 个实验室在第 个流量点上测量值的标准不确定度 ； 为传递标准在第 i个流量点上在比对传递环节 (比对期间的不稳定性)对测量结果的影响引入的标准不确定度。

2 传递标准的稳定性评价本次比对的传递标准采用的是无时基、测量准确度高的膜式燃气表，具有机械结构复杂、受环境和时间变化影响大等特点，比对过程必须严格控制其稳定性及其带来的影响。

2.1 传递标准的选择传递标准的选取应考虑：标准稳定可靠，以减少对参考值的影响。通过选择多只传递用表，可以避免传递过程中若个别传递用燃气表损坏而影响了整个比对活动。而在实际比对过程中，反复的包装、搬运使得-只比对用表遭到损坏，幸亏发现及时，没有对最终结果产生影响。

2.2 稳定性评估方法从 (6)式可以看出，传递标准的稳定性 是通过测量值与参考值的等效度 ( -yrI)的标准不确定度而影响评价结果，如果标准器不稳定，则带来测量不确定度偏大，降低了比对的效果。本次比对在比对前后及比对过程中，标准器在同-主导实验室进行测量，确保误差来源单-。

稳定性计算采用贝塞尔公式，计算多次测量的试验标准偏差：(7)表 1为某只传递用表的稳定度计算结果，该表的参考值不确定度 为 0.43%，可以看出稳定性满足要求。

表 1 标准用表的稳定性计算表2.3 比对结果及评价将传递标准的稳定性计算结果带人 (5)式、(6)式可以得到 E 值表 2和比对结果图 1∩以看出实验室 a7、a8的比对结果在某些流量点不满足要求 。

图1中，横坐标是各参比实验室的代号，纵坐标是各实验室测量结果与参考值之差，图中小点是比对结果，过小点的短线半宽为各实验室不确定度、参考值不确定度和传递标准稳定性的合成结果。

(下转第50页)Industrial Measurement 2O13 V01.23 No.4《 重 量表 1 通过数学模型计算的示值FLOW MEASUREMENT误差与检定数据对比表 %根据数学模型计算流量计对应使用年限的示值误差，与实际 的检定数据对 比，结果 见表 1。其 中IAyI ：0.15%，小于质量流量计最大允许误差0.5%，表明以上建立的数学关系模型是成立的，即通过数学模型建立示值误差与使用年限的方法是切实可行的。

3 实验结论通过以上的数据分析，可以得出，质量流量计的示值误差随使用年限呈现线性变化的趋势，可以通过两者的关系建立数学关系模型，从而实现通过使用年限计算示值误差的方法，对流量计进行误差修正，提高流量计的计量精度。

本文通过分析研究，建立了质量流量计示值误差与使用年限的数学关系模型，能够很好地解决现场拆卸的困难和校准技术的缺陷，这-方法具有-定的先进性和指导性。同时，针对不同的使用情况，两者的数学关系模型不尽相同，不能使用统-的模型，这就要求质量流量计必须有-定的周期检定数据才能建立数学关系模型。

为避免使用环境、型号规格等因素的影响，本文选取了参数基本-致的质量流量计作为研究对象，得出较为理想的结论。但针对不同参数的质量流量计以及其他类型的流量计，其示值误差与使用年限之间的关系如何，还有待进-步的研究。