超声流量计测量误差不确定度的评定方法.docx

'超声流量计测量误差不确定度的评定1.概述1.1测量依据：JJG1030-2007《超声流量计》。1.2测量环境条件：温度：（5~45）C,相对湿度：（35~95）%RH,大气压力：（86~106）kPa。1.3计量标准：液体流量标准装置。1.4被测对象：超声流量计。1.5测量方法：超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，流速乘以截面积就是流量。由于管道公称直径不是外径，也不是内径，而是近似钢管内径的一个名义尺寸，每一公称直径对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同。每次必须测量管道外径d和管道厚度b,由流量计测出流体流速，输入管道外径d和管道厚度b,由函数关系式计算出流体的流量。2.数学模型由分度值为0.1mm勺超声波测厚仪重复10次测量厚度b,由分度值为1mm的钢卷尺重复10次测量管道外径d,由分度值为0.0001m/s的超声波流量计重复10次测量流速v,测得数据见表1。第i次di/mmbi/mmvi/m•s-11110.85.14.15662111.25.14.15213111.05.24.15834110.95.24.15575110.75.14.15346110.95.14.15407111.15.14.15778110.85.24.15819111.25.14.156410110.95.14.1528由测得数据计算管道外径d、厚度b和流体流速v的测量平均值：d均=111.0mmb均=5.1mmv均=4.1555m/s,则流量Q的测量结果的估计值为:2Qvd-^b119.32m3/h23.标准不确定度的评定分析测量方法可知，对流量Q的测量不确定度影响显著的因素主要有：管道外径d,管道壁厚b,流体流速v的测量重复性引起的不确定度ui、U2、生；钢卷尺示值误差引起的不确定度山；测厚仪示值误差引起的不确定度U5；超声波流量 计示值误差引起的不确定度U6o分析这些不确定度特点可知，不确定度Ui、U2、U3应采用A类评定方法，不确定度U4、U5、U6应采用B类评定方法。测量结果受多种因素影响形成了若干个不确定度分量，测量结果的标准不确定度用各标准不确定度分量合成后，得到合成标准不确定度用Uc表示。为了求得Uc,首先需分析各种影响因素与测量结果的关系，以便准确评定各不确定度分量，然后才能进行合成标准不确定度的计算。1.1管道外径d的测量重复性引起的标准不确定度分量Ui按A类不确定度评定，由外径d的10次测量值求得平均值的标准差6d=0.172mm则外径d的测量不确定度Ud=0-d=0.172mm又因为-Qv—d2bd2故由外径d测量重复性引起的不确定度分量为：IQ|…3-U1~ud0.20m/h1.2厚度b的测量重复性引起的标准不确定度分量U2由厚度b的10次测量值求得平均的标准差(rb=0.0483mm则厚度b的测量标准不确定度Ub=(rb=0.0483mm又因为-Qv2bd,故由厚度b测量重复b性引起的不确定度分量为：QC3-u2——Ub0.23m/hb1.3流速v的测量重复性引起的标准不确定度分量U3由流速v的10次测量值求得平均的标准差(Tv=0.0023m/s，则流速v的测量标准不确定度Uv=(rv=0.0023m/s。又因为-Qd—2b,故由流速v测量重v2复性引起的不确定度分量为：U3—Uv0.07m3/hv1.4钢卷尺的示值误差引起的标准不确定度分量口由钢卷尺的检定证书给出其示值误差范围土0.5mm取均匀分布，按B类不确定度评定，计算得钢卷尺示值标准不确定度u仪1=0.5/V3=0.2887mm由此引起的外径测量的标准不确定度分量为：u4u4d|-Q|u仪1=0.08m3/h1.5超声波测厚仪的示值误差引起的不确定度分量U5由超声波测厚仪的校准证书给出其示值误差，按2倍标准差计算为0.04mm按B类不确定度评定，其标准不确定度为u仪2=0.02mm由此引起的厚度测量的标准不确定度分量为：u5u5bu仪2=0.10m3/h1.6超声波流量计示值误差引起的不确定度分量U6由超声波流量计的校准证书给出，按B类不确定度评定，其相对扩展不确定度为0.04%(k=2),则其标准不确定度为u仪3=0.02m3/h。即： 3,.U60.02m/h1.标准不确定度汇总标准不确定度一览表在舁厅P不确定度来源符号标准不确定度1管道外径d的测量重复性Ui0.20m3/h2厚度b的测量重复性U20.23m3/h3流速v的测量重复性U30.07m3/h4钢卷尺的示值误差U40.08m3/h5超声波测厚仪的示值误差U50.10m3/h6超声波流量能值误差U60.02m3/h2.合成不确定度因不确定度分量U1、U2、U3、U4、U5、U6相互独立，则流体流量的合成标准不确定度：2222223小UcU1u2u3u4u5u60.34m/h3.扩展不确定度取k=2,超声流量计测量结果的扩展不确定度U=kUc=0.7m3/h。4.不确定度报告与表示超声流量计测量结果的扩展不确定度U=0.7m3/h,k=2。'