轻柴油标准密度测量的不确定度评定

潘建军 上海铁路局上海机务段

油品检测结果的准确与可靠性决定着使用者对油品质量判断的准确与否。然而，任何测量都是存在缺陷的，真值只是一个理想的概念，测量分析结果只能无限地去接近真值，这个参数就是测量不确定度。本文依据国家标准GB/T1884-2000《石油和液体石油产品密度测量法（密度计法）》对柴油密度测量过程进行不确定度评定，并采用国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》所推荐的方法。

1 测量原理及数学模型

1.1 测量原理

把试样转移到温度稳定、清洁的密度计量筒中。用一片清洁的滤纸除去试样表面上形成的所有气泡。在整个试验期间，环境温度变化应不大于2℃。将合适的密度计放入已调好温度的试样中，让它静止。当温度达到平衡后，读取密度计刻度读数和试样温度。用石油计量表把观察到的密度计读数换算成标准密度。

1.2 测量设备的计量特性

(1)密度计：SY-10 型密度计，量程 800.0～850.0 kg/m3，其校准证书给出修正值为0 kg/m3，扩展不确定度为0.3 kg/m3，包含因子 k＝2。

(2)温度计：玻璃酒精温度计，量程 0～50℃，刻度间隔为0.1℃，其校准证书给出修正值如下表1（部分）。

表1 温度计修正值（部分）

其扩展不确定度0.07℃，包含因子k＝2。

1.3 数学模型

被测量是轻柴油在20℃时的密度（即标准密度）。将温度在t℃的测量密度值换算成20℃的标准密度，该方法的数学模型为 。 式中p20：20℃的标准密度，kg/m3；pt：在实际温度（t℃）时测量的密度，kg/m3；y：石油密度温度系数，（ kg/m3）/℃；t：测量时的温度，℃。

2 测量不确定度来源分析

轻柴油密度测量不确定度主要来源有：(1)密度计读数引入的标准不确定度分量；(2)温度计读数引入的标准不确定度分量；(3)密度计校准引入的标准不确定度分量；(4)温度计校准引入的标准不确定度分量。

3 测量不确定度评定

3.1 A类不确定度评定

A类不确定度评定对象为读数等随机误差产生的不确定度分量。具体方法是在重复性或再现性条件下测出n（一般为10）个测量结果，将这一系列数据代人贝塞尔公式即可求出试验标准偏差，再利用公式求出平均值的标准偏差即为该观测列的标准不确定度。

依据GB/T1884-2000《石油和液体石油产品密度测量法（密度计法）》，在相同条件下对同一轻柴油样品进行10次密度测量，并换算成20℃时的密度（即标准密度）(见表2)。

表2 10次密度测量及换算值

根据上表可求出10次测量结果的平均值为826.2 kg/m3，用贝塞尔公式求出单次测量结果的试验标准差为：

平均值偏差为：

3.2 温度计校准引入的标准不确定度分量评定

测量使用的玻璃酒精温度计，量程0～50℃，刻度间隔为0.1℃，其校准证书给出的修正值的扩展不确定度0.07℃，包含因子k＝2，该温度计的校准不确定度为：

3.3 密度计校准引入的标准不确定度分量评定

测量使用的SY-10型密度计，量程800.0～850.0 kg/m3，其校准证书给出修正值扩展不确定度为0.3 kg/m3，包含因子k＝2，该密度计的校准不确定度为：

4 测量结果合成标准不确定度的计算

因为各变量互不相关，由不确定度计算公式计算合成标准不确定度：

5 扩展不确定度的计算

置信水平为95%的情况下，其扩展不确定度为：

6 报告结果及不确定表述

该轻柴油标准密度p20=832.5±0.3 kg/m3

7 结束语

经过上述不确定度评定，一份完整的轻柴油检测报告单上应给出的20℃标准密度指标的数据为p20＝832.5 kg/m3，其扩展不确定度U＝0.3 kg/m3。那么很好理解该轻柴油检测报告单所提供的信息是该轻柴油的20℃标准密度真值有95%的可能性落在p20＝832.5±0.3 kg/m3的区间范围内。