测厚尺寸法钟罩气体流量标准装置的不确定度评定

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钟罩式气体流量标准装置是以空气为介质，对气体流量计进行检定、测试的计量标准设备。作为原级装置，其在气体流量量值的传递系统、气体流量计检测、以及膜式燃气表的强制检定中起着关键性的作用。

装置是由可动的钟罩和固定的液槽形成-个容积可变的密封空腔，钟罩下降过程中通过压力补偿方式使其内部气体压力保持定值，不随钟罩浸入密封液体中的深度而变化。钟罩两挡板之间的容积式固定的，测出两挡板先后通过光电编码器所经历的时间，可算出瞬时流量。

1 钟罩式气体流量标准装置不确定度评定检定钟罩标准容积分为三种方法，即容积法、质量法和尺寸法。尺寸法又可以分为置换法和、钡4厚法，本装置采用的是测厚法。

钟罩标准装置的测量不确定度应包含以下方面：钟罩标准容积的标准不确定度、压力测量的不确定度、温度测量的不确定度等方面，现分别对其进行不确定度分析。本论文用测厚式尺寸法检定 IOOL钟罩标准装置。

2 装置不确定度分量评定2.1 钟罩标准容积的不确定度分量设钟罩外周长为 c，钟罩壁厚为 a，钟罩内导气管的内径为 趣，导气管的管厚为b，可以忽略。钟罩下降后罩内液面上升的高度为h，即钟罩上下挡片之间的距离，可以从标尺上直接读出。由于钟罩内压变化很小，可以认为钟罩内外液面上升的高度是相同的，则钟罩标准器的容积可以表示为：2V 圆柱- 气管； 圆柱 (÷-2a)(H )；气管 (dg-2b) h dg h (1)其中：钟罩外径可以由外围尺测出，壁厚可以由超声波测厚仪i贝0出，上下挡板的距离可以从标尺上直接读出，上升的高度可以由卡尺读出。此时容积的 A类不确定度，即重复性测量用贝塞尔公式进行评定；B类不确定度，即所用标准(外围尺，卡尺，超声波测厚仪)的不确定度，可以由其检定证书给出。

2.1.1 外围尺引入的不确定度分析用外围尺对钟罩外周长测量 l0次，计算其单次实验标准差：/ ( - )zS / 0.316mm(n10) (2)同时外围尺的测量误差，根据其检定证书，测量不确定度为：S 2O.03/20.O15mm (3)所以外围尺引入的不确定度为：M1√ l 0.316mm (4)灵敏系数c(c) (旦 -2口)(日 )3.94×lO5 mm2 (5)2.1。2 超声波钡4厚仪引入的不确定度分析采用超声波测厚仪对钟罩壁厚进行 10次测量，计算单次实验标准差：S lO.O0483mm(n10) (6)根据检定证书，超声波测厚仪的受4量测量结果扩展不确定度为：U0.1mm，k2。所以：s，20.1/20.05mm (7)超声波测厚仪引入的不确定度为：u2√s 1 sy2。0.05mm (8)灵敏系数为：蔡勤：潮厚尺 .；A-C-g气体流量标准装置的不确定度评定c(口)丌( -2a)(Hh)7.88×10 mm (9)2.1～ 标尺引入的不确定度分析标尺的示值为493rma，其最大允许误差为：±0.1rma。

按照均匀分布计算标准不确定度：30.1 O.058mm (10)灵敏系数为：c(H)：手(旦-2a) 2.028×10s Il瑚2 (11)2.1.4 液面上升高度引入的不确定度分析液面上升高度为 lmm，引入的不确定度主要是卡尺测量的结果，其分辨力为0.1mm，服从均匀分布，则标准不确定度： 0.1 0.058mm (12)灵敏系数为：c( )号( -2a) -4 dg 2.014×106眦2(13)2.1.5 导气管外径引人的不确定度用游标卡尺对对钟罩导气管外径进行 1O次测量，计算单次实验标准差：S IO.0843mm(n10) (14)导气管外径引入的 B类不确定度主要是游标卡尺误差的，卡尺的分辨力为0.2mm，服从均匀分布，则：S：2O.2/450.1l5mm (15)所以导气管外径引入的不确定度为：5/ 0.143mm (16)灵敏系数为：c(dg)-号 31.416 mm2 (17)2.2 压力测量的不确定度包括钟罩内压力计和被检表前压力计的测量，不确定度撒于压力变送器的准确度等级。本装置采用sYr- 20o0型微电脑数字压力计，测量范围(0～200O)Pa，据其检定证书基本误差为 o.I%FS。根据标准不确定度的 B类评定要求，可认为其标准差为均匀分布，包含因子 k√3，由此引人的不确定度分量为‰0.1%/450.058%。

2.3 温度测量的不确定度包括钟罩内温度 ，钟罩顶温度 和被检表处温度的测量，不确定度撒于温度计的准确度等级。本装置中采用精密温度计，测量范围是(O～50)oC，分度值为0.1 oC。根据标准不确定度的B类评定要求，可认为其标准差为均匀分布，包含因子 k√3，由此引入的不确定度分量为 u70.1/(293.15× )O.020%。

2.4 线膨胀系数引入的不确定度分量标尺、钟罩和标准量器的线膨胀系数，由于在允许使用环境范围内变化量很小，由其引入的不确定度分量也很小，故可忽略不计。

2.5 编码器的不确定度编码器据其检定证书基本误差为 0.1%。根据标准不确定度的B类评定要求，可认为其标准差为均匀分布，包含因子 k√3，由此引入不确定度分量 0.1%/： 0.058% 。

3 不确定度汇总及计算综上，评定钟罩标准装置测量不确定度汇总见下表1和表2。

表 1 钟置容积测量不确定度-览表序号不确定度来源 输 竺的 准不确 灵敏系 I d i)I u(i)/L 定度u(i)/n，xa c( )/nlrIl21 外围尺 0.316 3.94×lO5 0.1252 超声波测厚仪 O.050 7.88×lOs 0.03943 标尺 0.058 2.028×io5 0.01184 液面上升高度 0.058 2.014×106 0.1185 导气管外径 0.143 31.416 0.449×105合成标准不确定度 u 0.177L， 0.1770；扩展不确定度 ‰ 0.35'go， ：2。

表2 钟罩标准装置测量不确定度-览表4 评定结论由于 U<0.5%，根据JJC577-2005(膜式燃气表》检定规程，可以用作检定被检对象计量等级A、B级最大流量 q ≤10m3/h的燃气表示值误差的标准装置。