渦街流量計測量不確定度分析 發(fā)布時間:2017-09-14
1前言 測量依據(jù):依據(jù)檢定規(guī)程JJG1029-2007《渦街流量計》。環(huán)境條件:應(yīng)符合規(guī)程要求:環(huán)境溫度為(5~45)℃,相對濕度一般為35%~95%,大氣壓力一般為(86~106)kPa。 測量標(biāo)準(zhǔn)器:臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,Ur=0.30%(k=2);壓力變送器,Urel=0.2%(k=2);溫度變送器,Urel=0.3K(k=2)。 被測對象:渦街流量計,精度等級1.5級。 測量介質(zhì):空氣。 測量過程:將臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置流量值調(diào)整到指定數(shù)值,保持流體穩(wěn)定一段時間;檢定開始記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置和被檢流量計的初始值;檢定結(jié)束后記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置和被檢流量計的最終示值。 2測量的數(shù)學(xué)模型 式中,Ki—第i個測量點測得的儀表系數(shù),單位為1/m3; Ni—第i個測量點測得的流量計的脈沖數(shù); Vsi—第i個測量點由裝置測得的修正到被測流量計處的實際氣體體積值,單位為m3; 將Vsi換算為被測流量計入口狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型為: 式中,Pn—測量時的當(dāng)?shù)貙嶒炇覛怏w壓力,Pa; Psi,Pmi—分別為第i點測量時標(biāo)準(zhǔn)器處和被測流量計處氣體壓力,單位為Pa; Tsi,tmi—分別為第i點測量時標(biāo)準(zhǔn)器處和被測流量計處氣體溫度,單位為℃; zsi,zmi—分別為第i點測量時標(biāo)準(zhǔn)器處和被測流量計處氣體壓縮系數(shù),取zsi≈zmi,則 3各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定 3.1氣體流量計測量重復(fù)性引入的不確定度分量ur(Nr)評定輸入量Ni(單次測量脈沖數(shù))的不確定度來源主要是渦街流量計的測量重復(fù)性引入的,選取工況流量為70m3/h,在重復(fù)條件下重復(fù)測量6次,得到脈沖數(shù)Ni如下表:(采用A類方法進(jìn)行評定) 3.2臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定分量ur(Vs)的評定 臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置向上級計量機構(gòu)溯源,由證書可知標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度Ur=0.30%(k=2),則由臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的測量點為70m3/h的實際流體體積累積量(平均值)為珔Vs=1.083m3時的絕對不確定度ur(Vs)=1.083m3*0.30%/2=0.001625m3 3.3音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力測量引入的不確定度ur(Ps)的評定 音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力是由分別裝在噴嘴底部和頂部的2臺測量范圍為(0~150)kPa的壓力變送器進(jìn)行測量后取平均值得到的,由溯源證書可知,其測量結(jié)果的不確定度分別為:頂部Urel=0.2%,k=2;底部Urel=0.2%,k=2;由于兩臺壓力變送器分別在噴嘴的頂部和底部,互不相關(guān),互相獨立,因此相對不確定度為:up1=up2=0.2%/2=0.1%;ur(ps)==0.1414%;則,測量點70m3/h時的標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)壓力變送器的實際大氣壓(平均值)為Ps=91862Pa時的絕對不確定度為: 0.1414%*91862Pa=129.9125Pa; 3.4被檢流量計處壓力測量引入的不確定度ur(Pm)的評定 用于被檢流量計處壓力變送器測量范圍為(0~150)kPa,由溯源證書可知,Urel=0.2%,k=2,因此Pm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:ur(Pm)=0.2%/2=0.1%;則測量點65m3/h時的流量計處的壓力變送器的實際大氣壓(平均值)為時的絕對不確定度為Pm=92227.3Pa時的絕對不確定度為:0.1%*92227.3Pa=92.2273Pa; 3.5音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)溫度測量引入的不確定度ur(ts)的評定 音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)的溫度變送器測量范圍為(0~50)℃,由溯源證書可知,其測量結(jié)果的不確定度為U=0.3K,k=2,則由標(biāo)準(zhǔn)裝置溫度引入的絕對不確定度為: 3.6被檢流量計處溫度測量引入的不確定度ur(tm)的評定 被測流量計處的溫度變送器測量范圍為(0~50)℃,由溯源證書可知,其測量結(jié)果的不確定度為U=0.3K,k=2,則由被測流量計處溫度引入的絕對不確定度為: 4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定 4.1靈敏系數(shù) 取:K=1422.91/m3,N=1662.167,Vs=1.083m3,Pn=92600Pa,Ps=91862Pa,Pm=92227.3Pa,ts=22.417℃,tm=21.869℃ 令:Ps=Pn+Ps;Pm=Pn+Pm;Tm=273.15k+tm;Ts=273.15k+ts; Ps=92600+91862=184462Pa,Pm=92600+92227.3=184827.3Pa; Tm=273.15+21.869=295.019k,Ts=273.15+22.417=295.567k; 則各靈敏系數(shù)為: 4.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 由于以上輸入量不確定度分量批次獨立,互不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: 5擴(kuò)展不確定度的評定 取包含因子k=2,Urel≈0.36% 6測量不確定度的報告與表示 渦街流量計在流量點70m3/h時儀表系數(shù)K=1662.167(1/m3),相對不確定度為:Urel≈0.36%,k=2。 7結(jié)論 從上述不確定度分析中可看出,擴(kuò)展不確定度與渦街流量計口徑?jīng)]有關(guān)系,重復(fù)性會隨著流量點的變化而改變,但在被測對象最佳選擇的情況下,流量計各點的重復(fù)性基本一致,即使有微量的改變,對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度幾乎沒有影響,因此,臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定渦街流量計的擴(kuò)展不確定度為:Urel≈0.36%,k=2。
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