科里奧利質量流量計測得值不確定度評定

來源：寶雞市質量技術檢驗檢測中心作者：薛飛發布日期：2020-06-18 15:04:23

摘要: 本文使用新建立的水流量標準裝置，依據 JJG 1038 － 2008《科里奧利質量流量計檢定規程》，采用靜態質量法，對科里奧利質量流量計示值誤差測得值的不確定度進行分析。

1 概述

本中心靜態質量法水流量標準裝置型號為LBY － 150，流量測量范圍( 0. 2 ～ 450) m3 /h，管徑測量范圍 DN( 15 ～ 200) mm，用于對各類液體流量計實施強制檢定。科里奧利質量流量計準確度和穩定性較高，理論上不受被測介質溫度、壓力、密度等參數的影響，廣泛應用于貿易結算和計量交接。［1］本文所用質量流量計由艾默生過程控制有限公司制造，準確度等級為 0. 2 級，質量流量范圍( 2. 78 ～ 27. 78) kg /s，電源電壓 220V，輸出( 4 ～ 20) mA 電流信號。 2 不確定度評定

2. 1 測量模型建立

本裝置采用質量法進行檢定，不使用砝碼，每次測量的實際標準質量 Qs 按式( 1) 計算:

Qs = M·c ( 1)

式中: Qs—實際標準質量，kg; M—電子天平示值，kg; c—浮力修正因子。

浮力修正因子 c 按式( 2) 計算: ［2］

標準質量流量 qs 按式( 3) 計算:

式中: t———測量時間，s。

由此可得測得值的示值誤差:

2. 2 合成標準不確定度及靈敏系數

根據測量不確定度的傳播律，合成標準不確定度 uc 按式( 5) 計算:

式中: ct、cM、cρ水、cρ氣、cq———計時器、電子天平、水密度、空氣密度及流量計重復性等輸入量的靈敏系數，分別為:

式中: ut、uM、uρ水、uρ氣、uq 分別為計時器、電子天平、水密度、空氣密度和流量計重復性引入的標準不確定度。

3 各輸入量引入的標準不確定度

3. 1 計時器引入的標準不確定度 ut

本裝置單次檢定時設置時間一般為 60s，由大量檢定實驗可知，其顯示時間在( 59. 965s ～ 60. 035s) 區間內，故取其不確定度區間半寬度0. 035s，按均勻分布考慮，則:

3. 2 電子天平引入的標準不確定度 uM

檢定時選用 6t 的電子天平，非常大允許誤差為± 500g。其不確定度區間半寬度為 0. 5kg，按均勻分布考慮，則:

3. 3 水密度引入的標準不確定度 uρ水

本裝置配置的水池尺寸約為 7m × 7m × 5m，取非常大測量量程 450m3 /h，按單次檢定時間 60s 計算，水池池面下降非常大不會超過 15cm 左右，再通過消氣裝置除氣，故不考慮水流波動和氣泡對水密度的影響，只考慮水溫變化對密度的影響。由大量實驗可知，對某個流量點的三次檢定過程中，水溫變化一般不超過 ±0. 2℃。假設水溫在 20℃時檢定，查水溫與密度對照表可知:

t1 =19. 5℃，ρ1 =998. 334kg /m3 ;

t2 =20. 0℃，ρ2 =998. 232kg /m3 ;

t3 =20. 5℃，ρ3 =998. 128kg /m3。

通過計算可知: 當水溫在( 19. 8 ～ 20. 2) ℃時，密度為( 998. 1904 ～998. 2728) kg /m3，其不確定度區間半寬度為0. 0412kg /m3，按均勻分布考慮，則:

3. 4 空氣密度引入的標準不確定度 uρ氣

濕空氣的密度不能被直接測量，通常需依據大氣壓、干球溫度、濕球溫度等參數來進行計算，［3］實際測量比較繁瑣，本文使用干空氣的密度來評定其引入的標準不確定度。假設空氣溫度在 20℃ 時檢定，檢定過程中空氣溫度變化非常大不超過 1℃，查空氣密度表可知: 當溫度在( 19 ～ 21) ℃ 時，干空氣密度為( 1. 201 ～ 1. 209) kg /m3，其不確定度區間半寬度為 0. 004kg /m3，按均勻分布考慮，則: