加油機(jī)示值誤差的不確定度評(píng)定分析與改進(jìn)

杜偉 羅勇(四川省南充市計(jì)量測(cè)試研究所，四川 南充 637000)

加油機(jī)示值誤差的不確定度評(píng)定分析與改進(jìn)

杜偉 羅勇(四川省南充市計(jì)量測(cè)試研究所，四川 南充 637000)

為了更好地為人們提供準(zhǔn)確的機(jī)動(dòng)車燃油計(jì)量，我們要重視燃油加油機(jī)的檢定工作，筆者按照J(rèn)JG443-2015《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》、JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的方法全面分析了燃油加油機(jī)示值誤差的各種不確定度來(lái)源，并獲悉燃油加油機(jī)示值誤差的測(cè)量不確定度，據(jù)此提出改進(jìn)的建議。

燃油加油機(jī)；示值誤差；不確定度評(píng)定；改進(jìn)

1 測(cè)量過(guò)程概述

(1)測(cè)量依據(jù)。主要以JJG443-2015《燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》為測(cè)量依據(jù)。

(2)測(cè)量環(huán)境條件。應(yīng)當(dāng)在對(duì)燃油加油機(jī)進(jìn)行檢定時(shí)，保持環(huán)境溫度條件為-20℃～40℃之間，并注重檢定過(guò)程中的環(huán)境溫度變化幅度應(yīng)當(dāng)在5℃之內(nèi)；檢定環(huán)境的相對(duì)濕度為30%～90%，大氣壓應(yīng)當(dāng)為（86～106）kPa；供電電源的電壓值應(yīng)當(dāng)在-15%～+10%、頻率為（50±1）Hz。

(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。采用50L的二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器；溫度計(jì)為-25℃～55℃，最小分度值為0.2℃；秒表的分度值為0.1s；水平儀的準(zhǔn)確度為0.05mm/m。

(4)被測(cè)對(duì)象及性能。以稅控燃油加油機(jī)為被測(cè)對(duì)象，準(zhǔn)確度為±0.3%，重復(fù)性≤0.15%。

2 測(cè)量評(píng)定模式

(1)測(cè)量數(shù)學(xué)模型

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器量測(cè)的加油機(jī)的實(shí)際體積量的計(jì)算公式如下：

VBt=VB[1+βy（t3-tB）+βB（tB-20）]

體積量示值誤差ΔV的計(jì)算公式為：ΔV=V3-VBt

在上述計(jì)算公式模型之中，VBt代表金屬量器在t3時(shí)的實(shí)際體積值；VB代表在20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)準(zhǔn)容積；βy、βB代表標(biāo)準(zhǔn)量器材質(zhì)及檢定介質(zhì)的體膨脹系數(shù)；t3、tB代表加油機(jī)輸出的油溫及標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)的油溫；V3代表加油機(jī)在t3時(shí)指示的體積值。

(2)方差及靈敏系數(shù)

方差的計(jì)算公式為：u2（ΔV）=c2（V3）u2（VJ）+c2（VB）u2（VB）+c2（βY）u2（βy）+c2（βB）u2（βB）+c2（t3）U2（tB）+c2（tB）。

靈敏系數(shù)的計(jì)算公式為：

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 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

3.1 燃油加油機(jī)在t3℃下體積值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1（VJ）

（1）重復(fù)性不確定度分量u1（Vз）。它是以三次標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的示值Vbi計(jì)算的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，用極差法計(jì)算，公式如下：

自由度Vз=10-1=9

（2）估讀誤差不確定度分量u2（Vз）

估讀誤差按分度值0.1L，刻度間隔1/5作為估讀誤差±0.02L，按均勻分布的計(jì)算公式如下：

估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%，自由度V2則為50，由此可以得出燃油加油機(jī)在tз℃下體積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以用如下公式計(jì)算：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)容積的不確定度u（VB）

以國(guó)際計(jì)量檢定系統(tǒng)為依據(jù)，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器相對(duì)不確定度δ=5×10-4，由此可以據(jù)此計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)容積的不確定度，計(jì)算公式如下所示：

依照正態(tài)分布，可得自由度為∞。

3.3 油品的體膨脹系數(shù)的不確定度u（βy）

汽油的體膨脹系數(shù)為：βy=12×10-4℃-1，界限1.2×10-4，均勻分布，表示其標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以用如下計(jì)算公式表達(dá)：

因其可靠性為10%，則可以由以下公式獲悉其自由度：

V（βY）=0.5×0.1-2=50

3.4 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的體膨脹系數(shù)的不確定度u（βB）

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體膨脹系數(shù)的不確定度的計(jì)算公式為：

因其可靠性為10%，則其自由度的計(jì)算公式如下：

V（βB）=0.5×0.1=50

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式如下所示：

3.6 擴(kuò)展不確定度U的評(píng)定

取覆蓋因子k=2，其計(jì)算公式如下：

U=k×U（ΔV）=2×0.0599=0.12L

7、測(cè)量不確定度報(bào)告的表達(dá)方式

該稅控燃油加油機(jī)體積量為50L時(shí)，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度如下所示：

U=0.04%，k=2

4 改進(jìn)與總結(jié)

在加油機(jī)示值誤差的不確定度評(píng)定中，可以加以改進(jìn)和提升，可以采用以下先進(jìn)技術(shù)：（1）選用分辨率為0.01mm、測(cè)量高度為500mm的磁致伸縮液位計(jì)，以減少摩擦阻力，保證液位的準(zhǔn)確性。（2）選用50L的廣式球閥，可以有效地減小標(biāo)準(zhǔn)量器殘液引入的不確定度。（3）選用快速接頭，以減少量器的不準(zhǔn)確度。（4）選用錐體自動(dòng)輥壓機(jī)，有效控制錐體角度與平度，增強(qiáng)量器的準(zhǔn)確度。（5）采用二等標(biāo)準(zhǔn)量器檢定燃油加油機(jī)的不確定度為0.04%，k為2；而采用普通量器檢定燃油加油機(jī)的不確定度通常為U=0.06%～0.08%，k=2。由此可見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)選取雙層構(gòu)造內(nèi)加保溫層的二等標(biāo)準(zhǔn)量器進(jìn)行測(cè)量和檢定，以較好地減小標(biāo)準(zhǔn)量器及環(huán)境溫度產(chǎn)生的不確定度，獲得各分量的有效自由度等信息，更好地提升燃油加油機(jī)測(cè)量和檢定的準(zhǔn)確性，確保檢定過(guò)程科學(xué)合理、準(zhǔn)確有效，以此作為加油機(jī)檢定的準(zhǔn)確依據(jù)和參考。