1、测量模型 |
本次校准的示值误差模型为: |
$$\Delta V=V_{20}-V_{S}$$ | (1) |
式中: |
$\Delta V$——容积示值误差,L; |
$V_{20}$——依据容积测得值换算至标准温度下的容积值,L; |
$V_{S}$——标准温度下的容积参考值,L。 |
公式(1)中$V{20}$为: |
$$V_{20} =V_{t}\left [ 1+\beta \left ( 20-t \right ) \right ]$$ | (2) |
式中: |
$V_{20}$——依据容积测得值换算至标准温度下的容积值,L; |
$V_{t}$——扫描测量温度时的容积,L; |
$\beta$——罐体的体膨胀系数,$_{}^{o}C^{-1}$; | |
$t$——罐壁温度(取环境温度),$_{}^{o}C$。 |
公式(1)中$V_{S}$为: |
$$ V_{S}=\sum_{i=1}^{n}V_{Bi}\left [ 1+\beta_{1}\left ( t_{1i}-20 \right ) +\beta_{2}\left ( 20-t_{2i} \right )+\beta_{W}\left ( t_{2i} -t_{1i} \right )\right]$$ | (3) |
式中: |
$V_{S}$——标准温度下的容积参考值,L; |
$V_{Bi}$——第$i$次注水,所用标准金属量器20$_{}^{o}\textrm{C}$时的实际容积,L; |
$t_{1i}$——第$i$次注水,所用标准金属量器中水温,$_{}^{o}\textrm{C}$; |
$t_{2i}$——第$i$次注水,检测灌中水温,$_{}^{o}\textrm{C}$; | |
$\beta_{1}$——标准金属量器体膨胀系数,$_{}^{o}C^{-1}$; | |
$\beta_{2}$——检测罐的罐体体膨胀系数,$_{}^{o}C^{-1}$; |
$\beta_{W}$——水体体膨胀系数,$_{}^{o}C^{-1}$。 |
2、不确定度来源与分析 |
2.1扫描仪容积测得值$V_{20}$引入的标准不确定度分量$u(V_{20})$ |
2.1.1容积测量重复性引入的标准不确定度分量$u(V_{1r})$ |
用被校扫描仪,在校准容积 L、校准高度 mm处,对标准检测罐重复扫描6次,容积测得值的实验标准偏差(极差法)为: |
表1:被校扫描仪容积测得值表
2.1.2环境温度测量引入的标准不确定度分量$u(V_{1t})$ |
校准时,环境温度(取与标准温度差异最大的值)为 $_{}^{o}\textrm{C}$,温度测量的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ ,取均匀分布,则: |
$u_{1t}=$$_{}^{o}\textrm{C}$ |
2.1.3检测罐体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u(V_{1\beta})$ |
检测罐体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ ,取均匀分布,则: |
$u_{1\beta}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ |
2.2标准温度下的容积参考值$V_{S}$引入的标准不确定度分量$u(V_{S})$ |
2.2.1液位测量重复性引入的标准不确定度分量$u_{2k})$ |
在检测罐注水 L处,液位的容积差小于L/mm 待液面稳定,测量6次,高度测得值(mm)的实验标准偏差(极差法)为: |
表2:液位的测得值表
2.2.2标准金属量器容积测量引入的标准不确定度分量$u_{2d}$ |
标准金属量器容积的相对扩展不确定度为, 包含因子$k=$, ,服从正态分布,则: |
$u_{2d}=$$L$ |
2.2.3标准金属量器体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u_{2e}$ |
标准金属量器体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,取均匀分布,则: |
$u_{2e}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ |
2.2.4检测罐体膨胀系数测量引入的标准不确定度分量$u_{2f}$ |
检测罐体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,取均匀分布,则: |
$u_{2f}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ |
2.2.5水体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u_{2g}$ |
水体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$,取均匀分布,则: |
$u_{2g}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ |
2.2.6标准金属量器内水温测量引入的标准不确定度分量$u_{2h}$ |
标准金属量器内水温测量(包括温度场的不均匀性)的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$,取均匀分布,则: |
$u_{2h}=$$_{}^{o}\textrm{C}$ |
2.2.7检测罐内水温测量引入的标准不确定度分量$u_{2i}$ |
标准金属量器内水温与检测罐内水温相差不超过$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ 。检测罐内水温测量的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ ,取均匀分布,则: |
$u_{2i}=$$_{}^{o}\textrm{C}$ |
2.2.8磁致伸缩液位计修正值的不确定度引入的标准不确定度分量$u_{2j}$ |
在标记容积附近,磁致伸缩液位计修正使用,修正值的扩展不确定度$U\leqslant$ $mm$,包含因子$k=$ ,服从正态分布,则: |
$u_{2j}=$$_{}^{o}\textrm{C}$ |
3、不确定度分量表 |
表3:标准不确定度分量表
不确定度来源 | 标准不确定度$$u_{i}$$ | 灵敏度系数$$\left |c_{i} \right |$$ | $$c_{i} \cdot u_{i}/L$$ | ||
环境温度测量 | $u_{1t}$ | $\left |c_{11} \right |$ | |||
检测罐体膨胀系数 | $u_{1\beta}$ | $\left |c_{12} \right |$ | |||
容积测量重复性 | $u_{1r}$ | $\left |c_{13} \right |$ | |||
标准金属量器 | $u_{2d}$ | $\left |c_{21} \right |$ | |||
标准金属量器体膨胀系数 | $u_{2e}$ | $\left |c_{22} \right |$ | |||
检测罐体膨胀系数 | $u_{2f}$ | $\left |c_{23} \right |$ | |||
水体膨胀系数 | $u_{2g}$ | $\left |c_{24} \right |$ | |||
标准金属量器内水温测量 | $u_{2h}$ | $\left |c_{25} \right |$ | |||
检测罐内水温测量 | $u_{2i}$ | $\left |c_{26} \right |$ | |||
磁致伸缩液位 | $u_{2j}$ | $\left |c_{27} \right |$ | |||
液位测量重复性 | $u_{2k}$ | $\left |c_{28} \right |$ |
4、合成不确定度 |
5、扩展不确定度 |