燃油加油机校准结果不确定度分析

【摘要】 选用标准金属量器作为主标准器，采用容积比对的方法对燃油加油机校准结果进行不确定度分析。围绕测量重复性、标准器、被检燃油加油机等不确定度来源进行评定。

【关键词】 标准金属量器;燃油加油机;不确定度

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.037

Uncertainty Analysis of Fuel Tanker Calibration Results

ZHANG Xian

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： The standard metal gauge was selected as the main standard，and the method of volume comparison was used to analyze the uncertainty of the calibration results of the fuel refueling unit. The uncertainty sources were evaluated around the measurement repeatability standard and the fuel refueling unit.

Key words： standard metal gauge;fuel tanker;uncertainty

1 概述

1）校准依据：JJG 443-2015《燃油加油机》

2）计量标准：主要计量标准设备为三等标准金属量器。

3）被测对象：燃油加油机的最大允许误差±0.30%

4）测量方法：使用三等标准金属量器进行校准，先将量器用介质打湿后排空2分钟，处于准备状态。使燃油加油机正常工作，设置好固定体积，介质通过加油枪注入量器内，当加油机按照固定体积加注完毕后，停止注入，并记录出油口温度和量器内油温，读取量器示值，反复测量三次。

2 燃油加油机校准计算以及数学模型

2.1 量器测得的在检定温度下[tJ]下的实际体积值[VBt]计算

[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]

式中：[VBt]为量器在[tJ]下给出的实际体积值，L;[VB]为量器在20 ℃下的标准体积容积，L;[tJ]、[tB]分别为加油机内流量测量变换器输出的油温（由油枪口处油温代替）和量器内的油温，℃;[βB]为金属量器材质的膨胀系数：50×10-6/℃（不锈钢），33×10-6/℃（碳钢）;[βY]为介质的膨胀系数：12×10-4/℃（汽油），9×10-4/℃（煤油、轻柴油）。

2.2 体积量示值误差计算

[EV=VJ-VBtVBt×100%]

式中：[EV]为加油机的体积相对误差，%;[VJ]为加油机在[tJ]下指示的体积值，L。

3 方差和灵敏系数

3.1 传播方差

[u2（Ev）=c12u2（VJ）+c22u2（VBt）]

3.2 灵敏系数

[c1=1VBt]，[c2=-VJVBt2]

4 不确定度分量

4.1 被校加油机[u（VJ）]

加油机分辨力为0.01 L，半宽为0.005 L，服从均匀分布，所以：

[u（VJ）=0.005 L3=0.00289 L]

4.2 校准加油机量器读取实际体积值[VBt]的标准不确定度[u（VBt）]

根据[VBt=VB[1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）]]得到：

[u2（VBt）=c32u2（VB）+c42u2（βY）+c52u2（tJ）+c62u2（tB）+c72u2（βB）]

其中：[c3=1+βY（tJ-tB）+βB（tB-20）≈1]，[c4=VB（tJ-tB）]，[c5=VBβY]，[c6=VB（βB-βY）]，[c7=VB（tB-20）]。

4.3 [u（VBt）]不确定度分量

1）假设校准加油机为100 L三等标准金属量器，最大允许误差为5×10-4，100 L的标准金属量器MPE：±0.05 L，服从均匀分布：

[u（VB）=0.05 L3=0.0289 L]

2）假設校准介质为汽油，膨胀系数为12×10-4/℃，MPE：±1.2×10-4/℃，油枪口处与量器内油温相差1 ℃，服从均匀分布：

[u（βY）=1.2×10-4 ℃3=6.9×10-3 ℃]

3）使用温度计最大允许误差±0.2 ℃，由于温度测量油枪口以及量器内温度分布不均匀，取温度测量误差限为±0.3 ℃，服从均匀分布：

[u（tJ）=u（tB）=0.3 ℃3=0.173 ℃]

4）检定燃油加油机的标准金属量器材质为不锈钢，金属量器内油温为10 ℃，膨胀系数为50×10-6/℃，取膨胀系数的误差限位±5×10-6/℃，服从均匀分布：

[u（βB）=5×10-6 ℃-13=2.89×10-6 ℃-1]

5）对燃油加油机最大流量下进行3次重复性测量，误差为0.04%，0.07%，0.12%得到重复性引入的不确定度：

[u（δ）=4.73×10-432.73×10-4]

燃油加油机的分辨力影响重复性，分辨力和重复性带来的不确定度取较大者。

5 不确定度分量汇总表

[标准不确定度分量 不确定度来源 标准不确定度数值 灵敏系数 不确定度合成值 u（VJ） 被检燃油加油机分辨力 0.0029L [1100L-1] 2.9×10-5 u（VBt） 金属量器体积值 0.0415L [-1100L-1] 4.15×10-4 u（δ） 重复性 2.73×10-4 1 2.73×10-4 ]

6 合成不确定度评定

6.1 合成不确定度计算

[u（Ev）=c22u2（VBt）+u2（δ）=4.97×10-4]

6.2 示值误差结果的扩展不确定度为

[Urel=k×u（Ev）=2×4.97×10-4=1.0×10-3]，（k=2）。

【参考文献】

[1] 测量不确定度评定与表示JJF 1059.1-2012[S].

[2] 燃油加油机JJG 443-2015[S].

【作者简介】

张弦（1985-），男，工程师，硕士，研究方向为流量检测。