明渠流量計(jì)校準(zhǔn)不確定度分析

根據(jù)JJG711-1990《明渠堰槽流量計(jì)》檢定規(guī)程的要求，那么明渠流量計(jì)數(shù)學(xué)模型以及不確定度分析如下：被檢流量計(jì)的示值誤差如下：

　　式中：E_i—被檢流量計(jì)示值誤差；—第i次測(cè)試中，被檢流量計(jì)的示值平均值，m³/s；—第i次測(cè)試中，公式計(jì)算出的理論平均值，m³/s。

　　其中是流量計(jì)的讀數(shù)平均值，受到讀數(shù)和液位波動(dòng)的影響；是理論計(jì)算值的平均值，受到標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)的測(cè)量誤差和液位波動(dòng)的影響。因此，可以把數(shù)學(xué)模型展開如下：

　　式中：ΔQ_ig—受到讀數(shù)和液位波動(dòng)的影響引起的誤差，m³/s；ΔQ_sig—受標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)因液位波動(dòng)的影響引起的誤差，m³/s；

　　1 方差和傳播系數(shù)

　　y=f（x1，x2，?，xN）（3）

　　當(dāng)全部輸入量X_i是彼此獨(dú)立或不相關(guān)時(shí)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定u_c（y）由下式得出：

　　2 不確定度分量

　　2.1 被檢流量計(jì)的不確定度計(jì)算

　　（1）喉道寬度的不確定度X_b：

　　自由度：γ（X_b）=n-1=4

　?。?）水位流量轉(zhuǎn)換器的不確定度X_z：

　　在被檢流量計(jì)zui大流量的20%～范圍內(nèi)均勻選取5個(gè)流量測(cè)試點(diǎn)，按堰槽所用的水位流量關(guān)系式、水位流量關(guān)系曲線或水位流量數(shù)值表計(jì)算出這5個(gè)流量測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位值H_ei及相應(yīng)的理論計(jì)算值Q_i1。再將水位值H_ei分別設(shè)定在儀表水位轉(zhuǎn)換器上，得出儀表的流量值Q₂，從而計(jì)算得到水位轉(zhuǎn)換不確定度X_zi，取其zui大值作為流量計(jì)水位轉(zhuǎn)換不確定度X_z。

　　自由度：不可靠性10%，

　?。?）流量系數(shù)的不確定度X_c：

　　流量計(jì)流量系數(shù)的限制引起的誤差約為計(jì)量終端排放系統(tǒng)誤差的1/10，即4%×0.1=0.4%，均勻分布，即：

　　自由度：不可靠性10%，

　?。?）水頭測(cè)量的不確定度X_h：

　?、偎^零點(diǎn)的不確定度值e_h0：

　　水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺系統(tǒng)誤差≤±0.8mm，正態(tài)分布，則：

　　自由度：γ（e_h0）=∞

　　②測(cè)量水頭的不確定度值e_hi：

　　根據(jù)公式：

　　自由度：不可靠性10%，

　　水頭測(cè)量的不確定度Xh：

　　被檢流量計(jì)的不確定度Qi：

　　（其中：r=1，φ=1.5）

　　有效自由度：

　　4.2 u（ΔQ_ig）的確定：

　　被檢流量計(jì)受到讀數(shù)和液位波動(dòng)的影響引起的誤差約為計(jì)量終端排放系統(tǒng)誤差的1/10，即5%×0.1=0.5%，均勻分布，即：

　　自由度：不可靠性10%，

　　4.3 的確定：

　　 是理論計(jì)算值的平均值，受標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)誤差的影響，液位計(jì)的zui大允許誤差為0.5%，正態(tài)分布，即：

　　自由度： =∞

　　 4.4 u（ΔQ_sig）的確定：

　　 標(biāo)準(zhǔn)液位計(jì)受到讀數(shù)和液位波動(dòng)的影響引起的誤差約為計(jì)量終端排放系統(tǒng)誤差的1/10，即0.5%×0.1=0.05%，均勻分布，即：

　　自由度：不可靠性10%，

　　5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

　　6 有效自由度

　　7 擴(kuò)展不確定度

　　置信概率95%，取γ_eff=∞，查表得k_p=1.960

　　故擴(kuò)展不確定度為：

　　U_0.95=k_p×u_c=1.960×0.58%=1.14%

　　因此，本文主要參照了JJG711-1990《明渠堰槽流量計(jì)》檢定規(guī)程的內(nèi)容，對(duì)明渠流量計(jì)測(cè)量中的幾個(gè)大項(xiàng)進(jìn)行了分析。但是根據(jù)實(shí)際的情況而言，特別是標(biāo)準(zhǔn)型和大型明渠流量計(jì)中由于建設(shè)原因造成喉道段、進(jìn)口段和出口段的尺寸有部分偏差，那么這些偏差對(duì)明渠流量計(jì)的計(jì)量誤差有多大影響，是否具有討論的價(jià)值。