电脑流量计算器瞬时流量测量结果不确定度评定

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3　结论与建议

采用最小二乘算法拟合校准曲线时,异常值对曲线拟合精度有较大的影响;稳健回归的方法无需事先剔除异常值,但异常值对拟合结果不敏感,从而可以提高校准曲线的拟合精度。采用Matlab中的robustfit命令,可以很方便地实现回归曲线参数的稳健估计,建议今后建立校准曲线时,优先采用稳健回归方法。

(自然科学版),200012

[2]姚宜斌,陶本藻,施闯1稳健回归分析及其应用研究1大地测量

参考文献

[1]魏凤容1回归分析中离群点的作用与搜寻,中央民族大学学报

与地球动力学,200212

[3]周继芗1实用回归分析方法1上海:上海科学技术大学出版社,

199013:138-143

[4]http://www1mathworks1com/access/helpdesk/help/toolbox/

stats/stats1html

电脑流量计算器瞬时流量测量结果不确定度评定

孙梦翔

(宁波市计量测试所,)

摘　要　本文阐述了具有温、。关键词　蒸汽流量;1　测量

111　测量方法

的信号为175184Ω,由0102级直流电阻器输出。

2　数学模型的建立

计算器输入电流值由下式表示:

Ii=ui/R

(1)

依据JJG(浙)48—93《电脑流量计算器检定规程》。

112　环境条件

温度(20±5)℃。113　测量标准器

五位半数字直流电压表,四位半数字万用表,ZX25a直流电阻箱。114　被测对象

电脑流量计算器(以下简称计算器),流量输入信号(4～20)mA,补偿点工作表压力为018MPa,工作温度200℃。本例计算器的测量范围设定为(0～10)t/h,准确度为015级,具有开方功能,被测介质为水蒸汽。115　测量方法

将流量电流信号(4～20)mA经0102级I/U转换电阻R(100Ω)输入至计算器流量信号输入端,五位半数字直流电压表的2V档用于测量电阻R的端电压ui,补偿用压力变送器满度为116MPa。补偿点工作表压力018MPa对应的电流信号为12mA,用四位半数字万用表DCmA档测量。补偿点温度为200℃,分度为铂热电阻Ptl00,200℃对应

　 56

式中:Ii为计算器输入信号电流值,mA;ui为I/U转换电阻R的两端电压值,mV;R为I/U转

换电阻R的电阻值,Ω。

计算器显示的瞬时流量值由下式表示

qi=

×qm

m-4

(2)

式中:qi为蒸汽在名义密度值下的瞬时流量值,t/h;Ii为计算器输入信号电流值,mA;Im为计算器满量程输入电流值20mA;qm为计算器满量程设定值10t/h。

根据计算器的工作原理可知,名义瞬时流量值与名义密度值的关系可由下式表示:

qi=ki

(3)

式中:qi为名义瞬时流量值,t/h;k为比例系

3

数:ρi为测量点对应的水蒸汽名义密度值,kg/m。

在实际测量时,蒸汽密度值是由测量点工作压力和工作温度对应的信号输入值决定的,因此,瞬时

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流量值可由下式表示:

q=k(4)

不确定度u12;

41113　计算器示值测量重复性引入的标准不确定

式中:q为测量点瞬时流量值,t/h;k为比例系

数:ρ为工作压力和工作温度信号输入值相对应的水蒸汽密度值,kg/m3。

由式(3)及式(4)可得:

q=

度u13。

412　补偿点蒸汽密度值变化引入的标准不确定度u241211　工作压力输入信号变化引入的标准不确定

度u21。

qi

(5)

i

41212　工作温度输入信号变化引入的标准不确定

度u22。

综合式(1)及式(2)代入式(5)得数学模型如下:

i

i

u-4×qm

Im-4

5　标准不确定度的评定

511　测量瞬时流量值引入的标准不确定度u151111　标准不确定度u11的评定

u11是由五位半直流数字电压表的最大允许误

q=qi=

×

=

i

×

-420-4

×qm(6)

差带来的标准不确定度,在直流档

2×0102%=,认为均匀分布,k=u11=c1=-44R

i

q3　灵敏系数

c1==9ui4R2

i

=

=0100072(t/h)320ui/R-4

估计置信概率为90%,故自由度ν11=50

(7)

(8)

51112　标准不确定度u12评定

c2=c3=

=-9R4i2

2

ui/R-42R

转换电阻R的准确度为0102级,半宽区间为100×0102%=0102Ω,采用B类评定,认为均匀分布,k=u12=c2=9ρ4

q-4Ri2(9)

=-

=0100038(t/h)32=

8

u-4Ri估计置信概率为90%,故自由度为ν12=5051113　计算器示值测量重复性所引入的标准不确

已知qm=10t/h,R=100Ω,同时本例的评定点

为满度10t/h,故ui/R=20mA。查表计算得ρi=413482kg/m3,ρρi,故

t/h320　c2=-t/hΩ32

　c3=ρ==1115t/h413482kg/m3i

定度u13评定

u13主要来源是计算器示值变动性、分辨力、电

源电压波动等引起。可采用重复性条件下多次测量获得,在直流数字电压表的读数为210000V,输入满

度为20mA时,重复测量10次得到如下测量列,单位为t/h。

101006,101005,101006,101004,101005,101005,101006,101005,101004,101006

X=

　c1=

4　不确定度来源

411　测量瞬时流量值引入的标准不确定度u1

41111　五位半数字直流电压表示值最大允许误差

n

n

n

i=1

∑x

i

=1010052(t/h)

单次实验标准差为

s(xi)=

引入的标准不确定度u11;

41112　I/U转换电阻R最大允许误差引入的标准

i=1

()2

=0100079(t/h)

n-1

标准不确定度

　 57

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=0100025(t/h)

nν自由度　　　13=(10-1)=9

u13=s(X)=

()

=

定,在此区间内认为均匀分布,k=u22=c351114　测量瞬时流量值引入的标准不确定度u1

u1=

u11+u12+u13

2

2

2

=1115=010015(t/h)估计置信概率为90%,故自由度ν22=50。51213　蒸汽密度值变化引入的标准不确定度u2

=

1000722+01000382+01000252

4

工作压力输入信号变化与工作温度输入信号变化是相互独立的,故

2

2

=0100085(t/h)

ν1=

++

ννν111213

4

4

4

4

u2=u21+u22=

4

100322+0100152

=010035(t/h)

==83444

++50509

512　补偿点水蒸汽密度值变化引入的标准不确定

ν2=

+

νν2122

u4

u4

4

==6844

+5050

度u2

51211　工作压力输入信号变化带来的标准不确定

6　,)+22

2

度u21评定

由于补偿点工作表压力为018MPa,,万用表DC-1级半宽区间为01,水蒸汽的。当表压力为018MPa,则绝对压力p为01901325MPa,因此半宽

1000852+0100352

=010036(t/h)

合成标准不确定度的有效自由度

4

4

ν=76eff=44=44

+2

νν1

83

+

68

区间为0101mA相当于压力半宽区间为Δp=

(116MPa/16mA)×0101mA=01001MPa,当温度不

ρ变时,压力所引起的水蒸汽密度值变化近似为Δ1=(Δp/p)×ρi=(01001MPa/01901325MPa)×413482kg/m=010048kg/m。采用B类评定,在此

3

3

7　扩展不确定度的评定

取置信概率P=95%,按有效自由νeff=50,查

t分布表kp=2101

扩展不确定度U95为

U95=kp u(c)=2101×010036=010072(t/h)

区间内认为均匀分布,k=u21=c3=1115=010032(t/h)8　测量不确定度报告

该流量计算器在补偿点工作表压力为018MPa,工作温度200℃时,流量点10t/h处的测量

估计置信概率为90%,故自由度ν21=5051212　工作温度输入信号变化带来的标准不确定

度u22评定

由于补偿点的工作温度为200℃,因此对应的铂

Ω。由准确度为热电阻Pt100电阻信号值为175184

Ω电阻0102级ZX25a直流电阻箱的特性可知,175184的误差限为100×0102%+70×0105%+5×012%+Ω,由于铂热电阻Pt100018×1%+0104×5%=01075Ω/℃在200℃的温度系数为013675左右,因此对应的温度误差限为012℃,当压力不变时,温度所引起的

3

ρ密度变化近似为Δ2=010023kg/m。采用B类评

　 58

结果的扩展不确定度为

U95=010072t/h,νeff=50

参考文献

[1]国家质量技术监督局计量司组编1测量不确定度评定与表示指

南1北京:中国计量出版社,2002

[2]JJG1059—19991测量不确定度评定与表示1北京:中国计量出

版社11999

[3]全国计量标准、计量检定人员考核委员会1测量不确定度评定

与表示实例1北京:中国计量出版社12001

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k471.html