加油機(jī)檢定中的不確定度研究

張廣民ZHANG Guang-min

（泰州市計量測試技術(shù)研究所，泰州225300）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，我國在研究加油機(jī)檢定中的不確定度上取得了顯著成效。近年來，隨著我國居民節(jié)能環(huán)保水平的不斷增強(qiáng)，提高加油機(jī)計量的準(zhǔn)確度對于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。本文通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方式，對加油機(jī)檢定中的不確定度進(jìn)行了評定和分析。

1 測量方法

在進(jìn)行加油機(jī)不確定度檢定時，容量比較法是最常用的一種鑒定方法，其具體操作如下：將油槍取下，開啟加油機(jī)，并將其計數(shù)器歸零；將加油機(jī)流量調(diào)整至檢定流量，向標(biāo)準(zhǔn)金屬容器內(nèi)注油；測量油槍出口處溫度，測的溫度計為tj；待金屬容器注滿后，及時關(guān)閉油槍，并讀取加油機(jī)示值Vj，并讀取油液溫度計為tB。

2 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

公式（1）內(nèi)VBt為測量器溫度在tj℃時的實(shí)際體積，單位為L；VB代表溫度在20℃以下時金屬測量器的標(biāo)準(zhǔn)體積，單位為L；βy、βB分別代表被檢定的介質(zhì)油和金屬測量器材料的膨脹系數(shù)值；tj、tB分別代表加油機(jī)內(nèi)油溫和金屬測量器內(nèi)油溫，單位為℃。

公式（2）中各分量靈敏系數(shù)為：

因此，根據(jù)以上各式可以得出：

3 不確定度分析及評定

3.1 不確定度來源分析 在分析不確定度來源時，應(yīng)從環(huán)境、設(shè)備、人員以及測量方法與測量對象幾個方面綜合考慮?？傮w來看，加油機(jī)檢定中不確定度的來源主要包括以下幾方面：①被測量的穩(wěn)定性：s（Vi）=u1；②標(biāo)準(zhǔn)量器：u（VB）=u2；③加油機(jī)油溫與標(biāo)準(zhǔn)量器油溫的溫差對油品膨脹系數(shù)：（tj-tB）VBu（βy）=u3；④試驗(yàn)溫度與 20℃之差對標(biāo)準(zhǔn)量器材料的膨脹系數(shù)：（tB-20）VBu（βB）=u4；⑤加油機(jī)的示值分辨力：u5。

3.2 不確定度的評定 為詳細(xì)對不確定度的評定進(jìn)行說明與研究，本文取某個加油站中6次實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行例證研究，測量依據(jù)、環(huán)境條件、標(biāo)準(zhǔn)與過程如下，數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

表1 某加油站實(shí)測數(shù)據(jù)記錄

在進(jìn)行評定時，檢測人員應(yīng)依據(jù)《燃油加油機(jī)計量檢定規(guī)程》進(jìn)行相關(guān)操作，同時還要保證鑒定環(huán)境的溫度在-20℃-40℃之間，溫度變化在3℃以內(nèi)，相對濕度為45%-75%，氣壓在86kPa-106kPa之間。檢測人員必須使用標(biāo)準(zhǔn)的金屬量器和溫度計進(jìn)行操作。其中，金屬量器容積為100L，誤差值為±0.025%。測定時，檢測人員應(yīng)在規(guī)定的流量點(diǎn)Q上進(jìn)行，加油機(jī)顯示的體積值與實(shí)際測得數(shù)值之差，即為加油機(jī)的示值誤差。

①A類不確定度評定

如表1中的實(shí)測數(shù)據(jù)中，6次測量的平均值：

②B類不確定度評定

1）根據(jù)鑒定證書規(guī)定，可得出二等標(biāo)準(zhǔn)金屬測量器的不確定度：Uc2=100*2.5*10-4L=0.0250L

按正態(tài)分布k=3考慮，則有：

U2=u（VB）=0.0250/3L=0.083L 自由度：ν2→∞

2）加油機(jī)油溫與金屬測量器油溫差值對油介質(zhì)膨脹系數(shù)的不確定度：當(dāng)油介質(zhì)的膨脹系數(shù)和不確定度位于1*10-4℃-1之間時，其變化相對均勻，故取分布系數(shù)k=，可以得出

按 JJG443-98《燃油加油機(jī)》檢定規(guī)程，得|tj-tB|≤4，按極限狀態(tài)分析取|tj-tB|=4，則檢定油品與金屬測量器的溫差不確定度為：

在鑒定時，應(yīng)將介質(zhì)最高溫度控制在30℃以下，最低溫以不出現(xiàn)凝固為宜。即|tB-20|≤20取極限狀態(tài)|tB-20|=20。當(dāng)溫度在20℃以下時，此時標(biāo)準(zhǔn)量器材料的膨脹系數(shù)的不確定度為：

其自由度滿足：ν5→∞

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與標(biāo)準(zhǔn)不確定分量不存在相關(guān)性，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

其相對合成不確定度為：

3.4 擴(kuò)展不確定度

按置信概率p=0.99查t分布表得t99=3.11，查擴(kuò)展不確定度為：U99=k99·ucrel=3.11*0.0252%=0.0784%

取兩位有效數(shù)字可得出：U99=0.078%，k99=3.11

3.5 不確定度報告

燃油加油機(jī)檢定的測量擴(kuò)展不確定度為：

U99=0.078%，k99=3.11

4 結(jié)束語

加油站中稅控燃油加油機(jī)測量結(jié)果不確定度的研究，不僅可以有效地提高加油機(jī)的使用效率，還可以提高其精確度，符合加油站與消費(fèi)者雙方的的共同利益。

[1]JJG443-2006燃油加油機(jī)檢定規(guī)程[M].北京：中國計量出版社，2006：6.

[2]李論國.加油機(jī)檢定技術(shù)若干問題的研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2007（5）.

[3]陳家慶.石油石化工業(yè)環(huán)保技術(shù)概論[M].北京：中國石化出版社，2005，10.