在线校准液体流量计示值误差测量不确定度评定

在线校准液体流量计示值误差测量不确定度评定

张晶 王小鹏

浙江精衡检测服务有限公司 321000

【摘要】 本文选择的主标准器是标准金属量器，为了能够准确的校验燃油加油机的结果，本文采用的方法是容积对比法，能够使结果更加精准。本文在评定结果时，围绕的角度众多，主要集中在重复性测量、燃油加油机等方面。

【关键词】 标准金属量器;不确定度;在线流量计

引言

计量对于工业生产活动来说，是一项必不可少的工作流程，其作用十分显著，地位十分重要。在计量中，存在许多科学技术，其中最重要的一项就是流量计量，其产生的作用非常明显，并且其涉及的范围也十分广泛，不仅可以运用在国防建设中，同时也涉及国民经济的各个行业，其扮演的角色众多，并且作用突出，将流量工作做好，才能够确保各行各业的生产效率得到稳步提升，也只有将流量工作更加完善，才能够有效的提升产品品质，促进各行各业得到健康良好的发展。

1 液体流量计在线校准方法

目前，我国市场上存在的液体流量计众多，种类丰富，功能众多，这些不同种类的流量计都得到了人们的广泛使用，在各行各业都能见到它们的身影，不同领域使用的流量计不同，并且，各类的校准方法也有所差别，然而目前使用的校规范却并没有得到有效的完善，在开展校准行为时，都是将流量作为依据，开展相应的规程工作。

1.1 标准容积法

使用此类方法时，第一步则是需要对流量进行操作，操作人员需要调节流量，将其流量点进行管理控制，确保其符合规范内，以此才能进行准确的校准。接下来的一步则是对流量计进行管理，首先关闭其截止阀，值得注意的是，在操作时必须要确保下游处存在预留口，在预留口内会使用软管进行操作，确保流量计和金属量器相连接，连接成功后，则需要打开截止阀，然后让液体流入标准金属器内部，让其全部注满标准液体。当液体注入完成后，此时需要关闭截止阀，防止液体溢出，当成功关闭截止阀后，就需要做出对比。比较的对象包含两个，一个时标准金属器示值，另一个是累计流量，将这两者进行对比，能够准确计算出示值数值，判断其误差范围以及计算出准确的误差值。

标准容积法是一种常见的测量方法，之所以被人们广泛使用，就是因为其存在一些显著独特的优点，主要包含下面两点：（1）使用的工具是标准金属量器，在测量中其产生的作用突出，测量的精度具有一定的准确性和科学性（2）该方法的测量方法有所不同，其测量的范围更加全面广泛，并且其测量时不需要过多的准备工作，对于管道的各项属性都不需要进行事先的了解，所以在测量中受到的影响因素少，测量结果更加准确。

相应的，这种方法也会存在一些缺点，其包含的缺点分为两点，分别为：（1）为了确保该方法的评定结果准确科学，必须将预留口进行预留额，确保校准现场具备预留口，然后才能将标准金属量器和计算进行连接，产生作用，但是目前在实际的校准现场中却存在许多局限，难以将预留口留出（2）标准金属量器的大小都是固定的，所以液体流量计的口径也会受到限制，为了确保其能够正常运转，其使用的液体流量计的口径大小必须低于80 mm，此时才会产生最佳效果。（3）使用该方法时，会频繁使用在截止阀，其开关次数众多，并且都是由人工进行操作，在操作中由于人员不同，产生的结果都会有所不同，最终就会使测量产生相应的误差。为了消灭误差，必须开展断流操作，才能改善上述的问题。

1.2 标准表法

使用该方法，必须要将超声波流量计进行安装，在安装过程中必须要遵循安装规则和方式，使用串联的方式将流量计安装在液体流量计的上游或者下游，当安装成功后，必须将等角分布量具安装在换能器上，然后使用等角分布量具测量对外直径。此外，在安装超声波流量计时，必须在上方规划3个点，使其均匀分布在仪器上，点与点之间的距离相同，然后测量管道的厚度，此时使用的工具时测量仪，但是在测量过程中，会存在一部分参数难以准确测量，对于这部分参数必须要求工作人员在现场中进行测量，将相关的技术资料作为凭据，从而得出这部分参数的准确数值。将管道的所有参数得出后，此时需要在超声波流量计中，将所有的管道参数全部输入进去，并根据这些参数计算出换能器的安装距离，然后再管段上进行标注，将位置进行准确定位，从而为后续安装打下坚实的基础。当安装位置确定完成后，就需要清理管壁，确保管壁的材质能够清晰所见，并且还需要对管壁进行不断的打磨。在操作管壁时，必须要使用耦合剂涂刷在流量计表面，为了能够让换能器正常运转，必须确保其接受面和发射面都能紧密贴合管壁。上述步骤全部完成后，则需要完成最后一步，使用紧固件作为工具，固定换能器，确保其稳固，同时还需要调试信号，读取示值，从而获得数值，进行评定。

该方法既存在优点，也存在一定的缺点，目前其优点包含三个方面：（1）使用该方法，操作十分简单，上手速度快，并且适用范围广，针对各种口径的液体流量计都可以进行使用测量，通用性强。（2）携带性能强，对其进行测流时，不受因素限制，可以随时随地进行测流。（3）其在测量液体流量计时，测量更加准确，精度更高，误差更小，结果更为准确。

标准表法测量也存在一些缺点，这些缺点中最常见的有两点：（1）使用该方法，必须事先对管道的基本信息进行详细的掌握了解，在安装换能器时，会受到管道众多参数的影响，所以标准表法在使用的过程中会存在许多限制，受到多种因素的制约和影响。（2）在测量时，难以准确把握管道内部的液体量，并且也难以观察到管道内部是否存在气泡，这些局限性导致测量产生的误差大，受到的众多因素的影响。

1.3 电参数法

在校准过程中，另一种常见的方法就是电参数法，在对其进行使用时，需要注意以下几点：（1）对励磁线圈的电阻进行测量，使用的工具是数字万用表（2）对励磁线圈的绝缘电阻进行测量，使用的工具是兆欧表（3）测量传感器的接地电阻（4）选择电极进行测量，对其对地电阻的偏差率进行准确测量（5）测量绝缘电阻，主要测量外壳与电源端子（6）测量转换器的示值，判断其误差大小（7）校准零点。

其优点表现为：省时省力，不需要掌握管道的各项信息，测量过程中不易受因素的影响，结果更加准确。

其缺点表现为：（1）在确定函数关系时，难以准确把握，特别是流量测量和电参数测量，其属于定性测量的本质，如果开展定量测量则难以成功。（2）

各个厂家生产的流量计使用的电参数各有所不同，所以在测量中难以得到有效的规范统一。

2 概述过程

2.1 测量依据

JJF（辽） 84-2020《液体流量测量系统在线校准规范》。

2.2 计量标准

主要计量标准设备为标准金属量器。

2.3 被测对象

2.4 测量方法

使用标准金属量器进行校准，介质通过管道流入标准金属量器，开始记录校准时间和测量系统起始值，当介质流入标准金属量器达到标准称容量值时，停止注入介质并记录校准时间和测量系统终止值。

3 測量模型

被校测量系统与标准金属量器测量值之间示值误差为：

4 不确定度传播律

式中各灵敏系数为：

校准记录如表1。

5 标准不确定度评定

5.1 被校测量系统引入的标准不确定度[u（q）]

系统的分辨力为0.01 L/min，所以a=0.005 L/min，所以：

5.2 标准流量的标准不确定度

5.2.1 标准金属量器引入的不确定度[ur（V）]

标准金属量器不确定度为0.05%，k=2。

5.2.2 温度引入的标准不确定度[u（T）]

实验室环境温度在（20±10） ℃：

4.2.3 测量时间引入的不确定度[u（t）]

时间测量的最大误差不超过0.2 s：

5.2.4 重复性引入的标准不确定度[u（E）]

在校准时间内，重复测量3次，取平均值作为本次测量结果：

5 合成标准不确定度

5.1 标准不确定度汇总表

5.2 扩展不确定度计算

k=2，相对扩展不确定度为：

6 结语

由以上的评定过程可以看到，不确定的来源主要是标准器、被检系统和重复性。

【参考文献】

[1] 液体流量计测量系统在线校准规范：JJF（辽） 84-2020[S].

[2] 倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国质检出版社，2016.

[3] 电磁流量计检定规程：JJG 1033-2007[S].