摘 要：本文阐述了质量流量计相对误差测量结果不确定度评定的过程中所用方法和步骤。

关键字：质量流量计 静态质量法水流量标准装置 不确定度评定

    1 概述

    1.1　测量依据：JJG897-1995《质量流量计检定规程》。

    1.2　环境条件：温度（15～35）℃，湿度（45～75）%RH。

    1.3　测量标准：静态质量法水流量标准装置，测量范围：（0.3～1800）t/h，U=0.05%（k=2）。

    1.4　测量标准对象：0.1级质量流量计，相对最大允许误差为±0.1%。

    1.5　测量过程和工作原理

    静态质量法水流量标准装置主要由流量标准器、试验管道、液体源、循环系统、换向设备、控制设备、数据采集处理系统、储液池和连通管路组成。流量装置主标准器为衡器，试验管路为符合流量计安装要求的管路及夹表器等附件组成。质量流量计的工作原理是按要求将被检质量流量计安装到试验管路中，启动液体循环系统，使液体流经被检质量流量计和流量标准器。在液体通过换向器进入流量标准器的同时，开始记录质量流量计示值和测量时间，液体停止流动时，记录停止流量计和计时器信号。比较流量标准器和流量计的输出值，从而确定被检流量计的计量特性。

    2 数学模型

    2.1 质量法装置累积质量流量

    Q_m=mC_f

    式中：Q_m—累积质量流量，kg；m—测量时间内称量容器内的液体质量示值；C_f—浮力修正系数。

    

    式中：ρ_a—空气密度；ρ—检定时水的密度。

    2.2 质量法装置瞬时质量流量

    

    式中：q_m—瞬时质量流量，kg/s；t—测量时间，s。

    2.3　数学模型

    用静态质量法流量标准装置检定质量流量计时，质量流量计在各流量点的误差为：

    

    式中：q_m—质量流量计的累积指示值，kg/s。

    3 输入量的标准不确定度评定

    3.1 A类不确定度

    以DN50，精度等级为0.1级的科式力质量流量计为例，在以高精度电子秤作为标准器的静态质量法流量标准装置上进行检定，在同一流量点上连续测量10次，得到Q_max流量点处的测量误差列为：0.10%、0.01%、0.02%、0.02%、0.05%、0.10%、0.10%、0.06%、0.09%、0.07%。

    得到测量平均值为=0.06%

    单次测量的实验标准差

    

    实际测量次数为m=3，

    

    3.2 B类不确定度

    （1）流量标准装置的不确定度：检定质量流量计用高精度电子秤作为标准器的静态质量法水流量标准装置的不确定度为0.05%，k=2。

    （2）衡器的不确定度：虽然电子秤具有最小称量值，但是流量装置上使用的电子秤一般在2/3满量程以上使用。由国家计量院证书可以知道：对于分度值为1/15000的电子秤KC300（型号），合成标准不确定度为u_r（m）=0.006%，灵敏系数为c_r（m）=1。

    （3）换向器的不确定度：在静态质量法水流量标准装置中，换向器换入/换出行程的差，换向阀、开关阀的启停效应均影响质量测量的不确定度，所以应考虑它们的不确定度。由国家计量院证书可以知道：换向器时间差引起相对标准不确定度为：u_r（H）=0.008%，灵敏系数为c_r（H）=1。

    （4）计时器的不确定度：计算流量时需引入计时器的不确定度。由国家计量院证书可以知道：u_r（t）=0.0015%。

    （5）水密度的不确定度：我院的标准密度计允许误差为0.03%，估读误差0.05%，则ur（ρ）=灵敏系数为c_r（ρ）=-1

    3.4　合成不确定度的计算

    合成不确定度为：u_c=0.048%

    相对扩展不确定度为：

    U=ku_c=0.10%，k=2（DN50，精度等级为0.1级的科式力质量流量计在Q_max流量点处）。

    合成不确定度一览表如表1所示：