水表檢定裝置測量不確定度的分析
一、測量標(biāo)準(zhǔn)概述
1、建立標(biāo)準(zhǔn)的目的、意義和用途
2、檢定裝置的組成和工作原理
3、檢定方法和依據(jù)的檢定規(guī)程
檢定方法是：比較法
依據(jù)的檢定規(guī)程：JJG162-85 水表及其試驗(yàn)裝置
二、測量標(biāo)準(zhǔn)性能
該套標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)為：
1、該裝置的準(zhǔn)確度等級為0.5級；
2、測量范圍：Φ（15～X）mm的水表；
3、復(fù)現(xiàn)量值的擴(kuò)展不確定度分別為：按不同的工作量器表達(dá)。
三、構(gòu)成測量標(biāo)準(zhǔn)的測量器具及配套設(shè)備
填寫內(nèi)容按GJB/J2749-96標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。
1、水表試驗(yàn)裝置
2、轉(zhuǎn)子流量計
3、秒表
4、壓力表
四、檢定人員
五、環(huán)境條件
六、測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
本裝置的標(biāo)準(zhǔn)器是工作量器，對應(yīng)的標(biāo)尺最小分度值是0.02L（11L）、0.05L（22L）、0.2L（110L）、0.5L（220L）、1L（550L）；
1、輸出量
輸出量是體積值。
2、數(shù)學(xué)模型
工作量器的輸出量是體積值，容積式水表的輸出量也是體積值，所以，應(yīng)建立的數(shù)學(xué)模型為：
y=x
式中：y—檢定裝置給出的標(biāo)準(zhǔn)體積值，L；
x—水表所顯示的體積值，L；
3、不確定度來源
水表檢定裝置，在進(jìn)行測量不確定度分析時，發(fā)現(xiàn)引起裝置不確定度的因素是眾多的，但在分析和計算不確定度時，要著重分析計算不確定度的主要因素。現(xiàn)以測量范圍為中15～50mm為例。
3.1標(biāo)準(zhǔn)量器傳遞引入的影響量；
標(biāo)準(zhǔn)器的允許誤差應(yīng)是被檢量器的允許誤差的五分之一，0.5級水表檢定裝置的允許誤差極限是0.5％，二等金屬容器(極限誤差是0.025％)滿足要求。其傳遞不確定度 用δ0表示該項(xiàng)誤差。
δ0=0.025％
3.2工作量器容積示值引入的影響量；
工作量器容量為：10、2OL、100L、500L，各工作量器容量誤差分別由上級技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定可知，以工作量器容量為2OL時為例：（各個工作量器分別計算）
用δ1表示該項(xiàng)誤差
δA＝[(V示-V實(shí))／V實(shí)]×100％
來自檢定規(guī)程的數(shù)據(jù)：δ1＝0.5％（0.2％）
式中V示—工作量器檢定點(diǎn)容積示值；
V實(shí)—工作量器檢定容積實(shí)際值。
3.3水源壓力穩(wěn)定性引入的影響量；
由檢定規(guī)程中得到，水源壓力緩慢變化引起的瞬時流量波動系數(shù)不大于1%，即δd＝1%
3.4計時器引入的影響量；
3.5溫度變化引入的影響量。
4、標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度分量評定
4.1、標(biāo)準(zhǔn)量器傳遞引入的不確定度分量u0
它反映了標(biāo)準(zhǔn)器在指定條件下對某量測量時，可能達(dá)到的最大誤差界限，此值為δ0。誤差的分配特征屬于正態(tài)分布，則對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：
u0＝δ0／3＝0.008％
4.2、工作量器容積示值引入的不確定度分量u1
工作量器容積示值最大誤差符合“最大允許誤差”要求，經(jīng)檢定合格，此值為δA，誤差的分配特征屬于正態(tài)分布，則對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：
u1＝δA／3＝0.167％
4.3、水源壓力穩(wěn)定性引入的不確定分量u2
由于水源壓力穩(wěn)定性的變化，造成瞬時流量的波動，由檢定規(guī)程可知是由觀測30次的變化值得到的，由其引入的不確定分量為：
u2=δd/√30=0.105%
4.4、計時器引入的不確定度分量u3
計時器引入的不確定度分量在標(biāo)準(zhǔn)裝置的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度中影響量很小，可以忽略不計。
4.5溫度變化引入的不確定度分量u4
溫度變化由檢定規(guī)程可知，其變化范圍為（0～30）℃，而標(biāo)準(zhǔn)器的溫度變化范圍為（18～22）℃，所以溫度變化引入的不確定度分量在標(biāo)準(zhǔn)裝置的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度中影響量很小，可以忽略不計。
不確定度分量表
不確定度分量表 不確定度來源 評定方法 分布 K值 靈敏系數(shù) ui（y） 自由度 備注
u0 標(biāo)準(zhǔn)量器傳遞 B 正態(tài) 3 1 0.008% ∞
u1 工作量器容積示值 B 正態(tài) 3 1 0.01% ∞
u2 水源壓力穩(wěn)定性 B √ 1 0.105% ∞
5、水表檢定裝置合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
上式中u0、u1、u2、u3為B類不確定度。其中u0、u1、u2、均為正態(tài)分布，u3、是均勻分布且各項(xiàng)彼此獨(dú)立。
6、擴(kuò)展不確定度
當(dāng)置信概率取95％時，覆蓋因子2
U＝kuc=2×0.197％＝0.40％
7、結(jié)論
0.5級水表檢定裝置，在檢定條件滿足要求的情況下，其不確定度滿足要求。其它等級的水表檢定裝置可用相同方法進(jìn)行計算。
七、測量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性
應(yīng)對試驗(yàn)過程和采用的方法進(jìn)行描述，列出所使用儀器，試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)完整。
1、先對數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值的剔除；
判別異常值的方法
在對被測量進(jìn)行測量所得的一系列觀測值中，個別值有可能明顯地超出規(guī)定條件下預(yù)期值的范圍，這個值稱為異常值。異常值的出現(xiàn)，必然會歪曲測量結(jié)果，因此，判別觀測值中的異常值，并予以剔除是計算測量結(jié)果和進(jìn)行測量不確定度分析前首先要作的工作。
判別異常值通常有兩種方法：
物理判別法
在測量過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象或發(fā)生因疏忽、失誤造成數(shù)據(jù)可疑，剔除這種異常值應(yīng)在原始記錄中注明。
統(tǒng)計判別法
該方法是給定一個置信水平，找出相應(yīng)的區(qū)間，凡在該區(qū)間外的數(shù)據(jù)，判為異常值予以剔除。
異常值剔除常用的統(tǒng)計判別法有：拉依達(dá)準(zhǔn)則、肖維納準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則和格拉布斯準(zhǔn)則。重點(diǎn)介紹格拉布斯準(zhǔn)則。
格拉布斯法剔除異常值的步驟如下：
1）n次獨(dú)立重復(fù)測量的觀測值xi；
4.06、4.05、4.05、4.09、4.17；
2）計算算術(shù)平均值 ；
（4.0625）
3）求殘差vdi；
-0.024、-0.034、-0.034、0.006、0.086；
（0.0025、-0.0125、-0.0125、0.0275）
4）求實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差S（x）;
（0.0189）
5）根據(jù)置信水平P和測量次數(shù)n，查格拉布斯準(zhǔn)則表：求g值. g=1.67 （g=1.46 ）
6）判斷可疑值，如果vdmax>g.s（x）時,說明對應(yīng)vdmax的xi值，即為異常值，應(yīng)剔除，否則，無異常值。
g?s（x）=1.67×0.0508=0.085
（g?s（x）=1.46×0.0189=0.028）
格拉布斯準(zhǔn)則g值表（摘錄）
n 3 4 5 6 7 8 9
95% 1.15 1.46 1.67 1.82 1.94 2.03 2.11
99% 1.16 1.49 1.75 1.94 2.10 2.22 2.32
n 10 15 20 30 40 50 100
95% 2.18 2.41 2.56 2.74 2.87 2.96 3.21
99% 2.41 2.71 2.88 3.10 3.24 3.34 3.59
X1、X2、…Xn
X
Vd1、Vd2、…Vdn
S（x） 再檢驗(yàn)
g（p,n） Vdmax
判斷異常值
無異常值 有異常值
結(jié)束 剔除
以上方法適用于所有的重復(fù)性和穩(wěn)定性的計算中異常值的剔除
2、然后進(jìn)行重復(fù)性計算；
3、再進(jìn)行對測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度影響的合理性判定。
八、測量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性
測量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性應(yīng)具體說明試驗(yàn)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并按GJB /J2749-96的要求進(jìn)行。
九、測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度驗(yàn)證
十、結(jié)論
十一、附錄 |
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