水表测量不确定度的评定

赤峰市自来水总公司 吴志东

　　测量不确定度表征合理地赋予被测量值的分散性，是与测量结果相联系的参数。此参数可以是诸如标准偏差(或其倍数)，或说明了置信水准区间的半宽度。测量不确定度一般由多个分量组成。一些成分可以由测量列结果统计分布估算，也可用标准差表征；另一些用基于实验或其它信息的概率分布来估算，也可用标准偏差表征。
　　对测量设备进行校准和检定后，要出具校准证书和检定书，按照IOS／IEC导则25和ISO／IEC导则45的规定应给出测量结果和测量不确定度。在研制测量标准及制定计量检定方法时，也要评定标准装置的不确定度。
　　水平校验计量装置同样需要评定不确定度。
　　用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称A类评定，而用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称B类评定。
　　为了最精确地评定出水表校验装置的不确定度，根据其计量特点采用了A类和B类相结合的评定方法是比较科学的。
　　选用φ15mm旋翼式冷水表，依据JJGl62-85检定规程，在20℃室温下进行，水质清晰并防震，防磁均符合检定要求，对本单位水表中心校验装置进行测量，采用容积法建立数学模型如下：
　　　 δ=（V_示-V_实）/V_实×100%
　 其中：δ——示值误差　　　　　 V_示——水表计数器读数　　　　 V_实——标准量器标R读数
　　一、输入量的标准不确定度的评定
　　1、V示的标准不确定度
　　主要是由水表的测量不重复性而来，采用A类评定方法，取一块水表，对Xi在重复条件下进行n(10)次测量，列表如下：

　　取m(10)块水表重复上述测量，并求得S(X)，列表如下：

　　标准偏差的平均值

　　　　　　　　　　　
　　则U（V_实）=S_P=0.12（Ｌ）　　　　自由度v=m（n-1）=90
　　2、V实的标准不确定度
　　①工作量器的示值最大误差土0.1％，故有δ_A=0.1％。又其结果均匀分布K＝（3）^0.5，所以
　　UA=100×0.1%÷3^0.5=0.058(L)
　　相对不确定度Δ[U(X_i)]/U(X_i)估计为10％，则自由度V_A=50。
　　②估算判读误差用标准量器的刻度精度来评定。标准量器的最小刻度为0.02L，用其十分之二进行评定，其结果也呈均匀分布K＝（3）^0.5，则有：
　　UL=0.02÷ 10÷ 3^0.5=0.001(L)
　　Δ[U(X_i)]/U(X_i)估计为10％，则自由度V_A=50。
　　③工作量器计量重复性：取一块水表，测量10次公称流量段，测量容积值如下表：

　　用极差法确定δ_D如下：δ_D =（V_max-V_min）/d_n = 0.088（L）
　　　　　　　　　　　 其中：δ_D——计量重复性误差　　　　　 V_max——最大容积值
　　　　　　　　　　　　　　 V_min——最小容积值　　　　　　 d_n——极差系数（查表求得其值为2.97）
　　则有：U_D = δ_D =0.088（L）
　　　　 Δ[U（Xi）]/U（Xi）估计为10%，则自由度Vn=50。
　　　　 V实的各不确定度分量列表如下：

　　二、合成标准不确定度的计算

　　f(V_实，V_示)是关于变量V_实，V_示的函数，有下式：
　　f(V_实，V_示)=（V_{示－V实）}／V_实＝V_示／V实－１
　　分别对V_示和V_实求偏导，即得灵敏系数。

　　对各输入量的标准不确定度和它们的灵敏系数列表如下：

　　 则合成标准不确定度U_c计算如下：
　　

　　三、扩展不确定度的计算
　 V_eff=100，取置信概率P为95%，查表得知包含因子K值为1.984
　 则扩展不确定度U计算如下：
　 U=KU_c=0.0016×1.984=0.0032=0.32%

参考文献
　JJF1059-1999测量不确定度评定与表示 北京：中国计量出版社 1999
　JJF1001-1998通用计量术语及定义 北京：中国计量出版社 1998
　JJG162-85水表及其试验装置检定规程
　林景星 陈丹英编 计量基础知识 北京：中国计量出版社