一、概述
1. 測(cè)量依據(jù)
JJF(軍工)216-2019《磁翻板液位計(jì)原位校準(zhǔn)規(guī)范》、JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。
2. 測(cè)量條件
溫度 10℃ ~35℃,相對(duì)濕度≥ 85%。
3. 測(cè)量方法
按照 JJF(軍工)216-2019 的要求,使用
磁翻板液位計(jì)原位校準(zhǔn)裝置對(duì)原位磁翻板液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量,對(duì)液位計(jì)的液位示值進(jìn)行校準(zhǔn)。
4. 被測(cè)對(duì)象
測(cè)量范圍為(0.3~6)m 的原位磁翻板液位計(jì)。
二、測(cè)量模型
H=h(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10)
式中:H——液位計(jì)校準(zhǔn)后的液位高度,mm;
xi——輸入量 xi對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響量,mm。
三、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的主要來源
(1)測(cè)距儀對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;(2)雙軸傾斜補(bǔ)償器對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
(3)反射板平整度對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;(4)提升裝置不穩(wěn)定對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
(5)環(huán)境溫度對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;(6)零點(diǎn)測(cè)量對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
(7)現(xiàn)場(chǎng)常數(shù)標(biāo)定對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;(8)導(dǎo)桿垂直度對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
(9)數(shù)據(jù)處理對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;(10)浮子測(cè)量不符合阿貝原則對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。
四、不確定度傳播定律和靈敏系數(shù)
從測(cè)量方法、測(cè)量模型和來源上看,各輸入量無直接聯(lián)系,因此以上各輸入量不相關(guān),所以靈敏系數(shù) c1=c2=c3=c4=c5=c6=c7=c8=c9=c10=1。
五、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定
1. 測(cè)距儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u1
(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
測(cè)距儀經(jīng)過具有資質(zhì)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn),測(cè)距儀校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度為 U=0.01mm(k=2),則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 uA為
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 νA=50。
(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 A 類評(píng)定
將液位計(jì)浮子固定在 2m 高度,利用測(cè)距儀對(duì)浮子進(jìn)行 6 次測(cè)量,讀數(shù)差不超過 0.5mm,利用極差法,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 uB為
查表得自由度為 νB=4.5。
則測(cè)距儀對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1為
2. 雙軸傾斜補(bǔ)償器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u2
(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 B 類評(píng)定
雙軸傾斜補(bǔ)償器經(jīng)過具有資質(zhì)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn),其校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度為 U=0.5″(k=2)。通過換算,雙軸傾斜補(bǔ)償器的測(cè)角對(duì)其測(cè)距誤差為 ±0.015mm,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 uC為
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 νA=50。
(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 A 類評(píng)定
將液位計(jì)浮子固定在 2m 高度,利用雙軸傾斜補(bǔ)償器對(duì)頂部裝置進(jìn)行 6 次測(cè)量,讀數(shù)差不超過0.5″。通過換算,雙軸傾斜補(bǔ)償器的測(cè)角對(duì)其測(cè)距誤差為 ±0.03mm,利用極差法,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 uD為
查表得自由度為 νB=4.5。
則雙軸傾斜補(bǔ)償器對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u2為
3. 反射板平整度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u3
反射板用于托起浮子和測(cè)距儀的反射靶標(biāo),反射板平整度影響校準(zhǔn)結(jié)果,反射板的平整度zui大允許誤差為 ±0.03mm,假設(shè)其服從均勻分布,則
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 ν3=50。
4. 提升裝置不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u4
提升裝置主要是將浮子和反射棱鏡一起進(jìn)行提升,提升過程中,由于提升裝置的不穩(wěn)定,可能導(dǎo)致浮子和反射棱鏡的相對(duì)高度發(fā)生改變,因此提升裝置的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響應(yīng)該給予考慮。依據(jù)設(shè)計(jì)加工的提升裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,提升裝置對(duì)測(cè)量結(jié)果的誤差為 ±0.02mm,假設(shè)其服從均勻分布,則
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 ν4=50。
5. 環(huán)境溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u5
磁翻板液位計(jì)材質(zhì)具有熱脹冷縮的性質(zhì),尤其在液位計(jì)使用時(shí),測(cè)量液體的溫度會(huì)導(dǎo)致液位計(jì)導(dǎo)桿發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象,故在使用時(shí)應(yīng)按照實(shí)際使用溫度進(jìn)行修正。溫度測(cè)量不確定度為 ut< 0.2℃,則可得,長(zhǎng)度為 6m 時(shí),溫度引起的長(zhǎng)度測(cè)量不確定度分量為
u5=α×ut×l=0.015mm
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為ν5=50。
6. 零點(diǎn)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u6
零 點(diǎn) 測(cè) 量 采 用 高 準(zhǔn) 確 度 的 鋼 直尺 測(cè) 量, 鋼 直 尺 的 zui 大 允 許 誤 差 為±0.04mm,相對(duì)zui大允許誤差為 ±4%,假設(shè)其服從均勻分布,則
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為ν6=50。
7. 現(xiàn)場(chǎng)常數(shù)標(biāo)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u7
現(xiàn)場(chǎng)儀器常數(shù)標(biāo)定采用高準(zhǔn)確度的鋼直尺,鋼直尺的zui大允許誤差為 ±0.04mm,假設(shè)其服從均勻分布,則此不確定度分量為
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 ν7=50。
8. 導(dǎo)桿垂直度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u8
由于測(cè)量設(shè)備都是與大地水平面保持垂直,而且測(cè)量的液面也是與大地水平面平行,又由于導(dǎo)桿垂直度不大于 1°,對(duì)其測(cè)量結(jié)果zui大允許誤差為±0.02mm,假設(shè)其服從投影分布,則此不確定度分量為
估計(jì)其不可信度為 0.1,則自由度為 ν8=50。
9. 數(shù)據(jù)處理引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u9
利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,包括數(shù)據(jù)末尾的取舍,數(shù)據(jù)處理算法的嚴(yán)密性等,對(duì)測(cè)量結(jié)果有一定的影響。
經(jīng) 過 評(píng) 估, 其 測(cè) 量 結(jié) 果 zui 大 允 許 誤 差 為±0.05mm,假設(shè)其服從均勻分布,則
10.浮子測(cè)量不符合阿貝原則引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u10
由于測(cè)量基準(zhǔn)線以鉛垂線為基準(zhǔn),測(cè)量軸線是沿導(dǎo)桿方向的,兩軸線不在同一直線上,不符合阿貝原則,故引起阿貝誤差。由于軸線方向不同,取測(cè)量出浮子式液位計(jì)浮子與固連裝置的接觸點(diǎn)到反射板中心的距離L的誤差為±1mm,偏置角度誤差為±2″,則阿貝誤差為±0.01mm,假設(shè)其服從投影分布,則此不確定度分量為
估計(jì)其不可信度為0.1,則自由度為ν10=50。
綜上所述,標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總?cè)绫?所示。
六、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量相互獨(dú)立不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
有效自由度為
七、擴(kuò)展不確定度
在p=95%時(shí),查表得tp(v)=2.44,故取k=2,所以校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=kuc=2×0.21=0.42mm,則磁翻板液位計(jì)原位校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=0.5mm(k=2)。