液体流量标准装置的不确定度如何评定?
液体流量标准装置的不确定度如何评定?
液体流量标准装置不确定度的评定是一个复杂但严谨的过程,一般依据 JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》等相关规范进行,以下是评定的一般步骤和方法:
识别不确定度来源
装置相关:流量计本身的精度限制、重复性误差,标准器(如标准容积罐、标准质量秤)的误差,管道系统的阻力、泄漏等导致的流量变化。
环境因素:环境温度和压力的波动会影响液体的密度、黏度等物理特性,进而影响流量测量结果;环境振动可能干扰测量仪器的正常工作。
测量过程:测量时间的不确定性,如测量开始和结束时刻的判断误差;操作人员的操作差异,包括液体的充注、排放操作,仪器的读数、调零等操作。
液体特性:液体的成分、杂质含量等特性变化,可能导致其物理性质改变,影响流量测量准确性。
建立测量模型
根据液体流量标准装置的测量原理和方法,建立相应的数学模型,以明确各测量参数与被测量(流量)之间的函数关系。例如,对于采用容积法测量液体流量的装置,其测量模型可能为Q=V/t,其中Q为流量,V为测量容积,t为测量时间。
量化不确定度分量
A 类不确定度评定:通过对同一流量点进行多次重复测量,采用统计分析方法计算测量结果的标准偏差,来评定由测量重复性引入的不确定度分量。例如,对某一流量点进行n次测量,得到测量值xi(i=1,2,⋯,n),则测量结果的实验标准偏差s(x)可按贝塞尔公式计算:s(x)=n−1∑i=1n(xi−x)2,其中x为n次测量的算术平均值。
B 类不确定度评定:通过分析相关资料、技术规范或经验等信息,来评定由非统计方法引入的不确定度分量。对于流量计的精度指标,可根据其技术说明书给出的Z大允许误差,按均匀分布假设转化为标准不确定度。如某流量计的Z大允许误差为±δ,则其对应的标准不确定度u=3δ。
计算合成不确定度
根据不确定度传播定律,将各个不确定度分量合成,得到合成不确定度uc。对于测量模型y=f(x1,x2,⋯,xn),合成不确定度的计算公式为:uc(y)=∑i=1n(∂xi∂f)2u2(xi),其中∂xi∂f为灵敏系数,u(xi)为输入量xi的标准不确定度。
扩展不确定度的确定
在合成不确定度的基础上,乘以包含因子k得到扩展不确定度U,即U=k×uc。包含因子k的取值通常根据所需的置信水平来确定,当置信水平为95%时,若被测量的分布接近正态分布,一般取k=2。
不确定度的报告
不确定度评定结果应按照规范要求进行报告,包括不确定度的来源、各不确定度分量的评定方法和结果、合成不确定度、扩展不确定度以及包含因子等信息,同时还应说明测量条件、测量方法、所依据的标准或规范等相关信息,以便用户能够正确理解和使用测量结果及其不确定度。
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