加油机示值误差的不确定度评定分析与改进

杜伟 罗勇(四川省南充市计量测试研究所，四川 南充 637000)

加油机示值误差的不确定度评定分析与改进

杜伟 罗勇(四川省南充市计量测试研究所，四川 南充 637000)

为了更好地为人们提供准确的机动车燃油计量，我们要重视燃油加油机的检定工作，笔者按照JJG443-2015《燃油加油机检定规程》、JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》的方法全面分析了燃油加油机示值误差的各种不确定度来源，并获悉燃油加油机示值误差的测量不确定度，据此提出改进的建议。

燃油加油机；示值误差；不确定度评定；改进

1 测量过程概述

(1)测量依据。主要以JJG443-2015《燃油加油机检定规程》为测量依据。

(2)测量环境条件。应当在对燃油加油机进行检定时，保持环境温度条件为-20℃～40℃之间，并注重检定过程中的环境温度变化幅度应当在5℃之内；检定环境的相对湿度为30%～90%，大气压应当为（86～106）kPa；供电电源的电压值应当在-15%～+10%、频率为（50±1）Hz。

(3)测量标准。采用50L的二等标准金属量器；温度计为-25℃～55℃，最小分度值为0.2℃；秒表的分度值为0.1s；水平仪的准确度为0.05mm/m。

(4)被测对象及性能。以税控燃油加油机为被测对象，准确度为±0.3%，重复性≤0.15%。

2 测量评定模式

(1)测量数学模型

标准金属量器量测的加油机的实际体积量的计算公式如下：

VBt=VB[1+βy（t3-tB）+βB（tB-20）]

体积量示值误差ΔV的计算公式为：ΔV=V3-VBt

在上述计算公式模型之中，VBt代表金属量器在t3时的实际体积值；VB代表在20℃时标准金属量器的标准容积；βy、βB代表标准量器材质及检定介质的体膨胀系数；t3、tB代表加油机输出的油温及标准量器内的油温；V3代表加油机在t3时指示的体积值。

(2)方差及灵敏系数

方差的计算公式为：u2（ΔV）=c2（V3）u2（VJ）+c2（VB）u2（VB）+c2（βY）u2（βy）+c2（βB）u2（βB）+c2（t3）U2（tB）+c2（tB）。

灵敏系数的计算公式为：

C（Vз）=1

C（VB）=-[1+βy（t3-tB）+βB（tB-20）]

C（βy）=-VB（t3-tB）

C（βB）=-VB（tB-20）

C（tз）=-VBβy

C（tB）=-VB（βB-βy）

3 标准不确定度分量的评定

3.1 燃油加油机在t3℃下体积值的标准不确定度u1（VJ）

（1）重复性不确定度分量u1（Vз）。它是以三次标准金属量器的示值Vbi计算的实验标准差，用极差法计算，公式如下：

自由度Vз=10-1=9

（2）估读误差不确定度分量u2（Vз）

估读误差按分度值0.1L，刻度间隔1/5作为估读误差±0.02L，按均匀分布的计算公式如下：

估计其相对不确定度为10%，自由度V2则为50，由此可以得出燃油加油机在tз℃下体积的标准不确定度，可以用如下公式计算：

3.2 标准金属量器在20℃时标准容积的不确定度u（VB）

以国际计量检定系统为依据，三等标准金属量器相对不确定度δ=5×10-4，由此可以据此计算出标准金属量器在20℃时标准容积的不确定度，计算公式如下所示：

依照正态分布，可得自由度为∞。

3.3 油品的体膨胀系数的不确定度u（βy）

汽油的体膨胀系数为：βy=12×10-4℃-1，界限1.2×10-4，均匀分布，表示其标准不确定度，可以用如下计算公式表达：

因其可靠性为10%，则可以由以下公式获悉其自由度：

V（βY）=0.5×0.1-2=50

3.4 标准金属量器的体膨胀系数的不确定度u（βB）

计算标准金属量器体膨胀系数的不确定度的计算公式为：

因其可靠性为10%，则其自由度的计算公式如下：

V（βB）=0.5×0.1=50

3.5 合成标准不确定度的评定

合成标准不确定度的计算公式如下所示：

3.6 扩展不确定度U的评定

取覆盖因子k=2，其计算公式如下：

U=k×U（ΔV）=2×0.0599=0.12L

7、测量不确定度报告的表达方式

该税控燃油加油机体积量为50L时，测量结果的扩展不确定度如下所示：

U=0.04%，k=2

4 改进与总结

在加油机示值误差的不确定度评定中，可以加以改进和提升，可以采用以下先进技术：（1）选用分辨率为0.01mm、测量高度为500mm的磁致伸缩液位计，以减少摩擦阻力，保证液位的准确性。（2）选用50L的广式球阀，可以有效地减小标准量器残液引入的不确定度。（3）选用快速接头，以减少量器的不准确度。（4）选用锥体自动辊压机，有效控制锥体角度与平度，增强量器的准确度。（5）采用二等标准量器检定燃油加油机的不确定度为0.04%，k为2；而采用普通量器检定燃油加油机的不确定度通常为U=0.06%～0.08%，k=2。由此可见，应当选取双层构造内加保温层的二等标准量器进行测量和检定，以较好地减小标准量器及环境温度产生的不确定度，获得各分量的有效自由度等信息，更好地提升燃油加油机测量和检定的准确性，确保检定过程科学合理、准确有效，以此作为加油机检定的准确依据和参考。