0.2级水表检定装置测量不确定度的分析
公称流量点水表示值误差测量结果的不确定度评定报告
水表示值误差测量结果的不确定度评定报告1. 概述：测量依据JJG162-2007《冷水水表检定规程》，用容积法水表检定装置（准确度等级为0.2级）对旋翼式水表（准确度等级为2级）测量。
在测量水表的示值误差时，将流经水表的水集于检定装置的工作量器内，比较水表的示值和装置量器水量的实际值，和到水表的示值误差。
按水表检定规程的要求，在水表流量范围，高区示值误差限为±2%；低区示值误差限为±5%.以DN15mm 水表，在公称流量点，用水量在100L 的位置上。
水表示值为99.35L ，工作量器实际示值为100.10L 。
2. 建立数据模型，列出不确定度传播率： 2.1数学模型根据示值误差定义，水表示值误差E 为δ+⨯-=%100aai V V V E 式中：V i ---被检水表的示值：V a ---工作量器内水量的实际值： δ---重复性。
3. 2传播率：()()()()δ2232222212u C V u c V u C E u i a c ⨯+⨯+⨯=2.3灵敏系数： 21a i a V V V E C -=∂∂=a iV V E C 12=∂∂= 13=C 3.标准不确定度来源及评定： 3.1水表检定装置不确定度()a V u 3.1.1水表检定装置不确定度()1a V u水表检定装置检定证书中给出体积值的准确度为0.2级，实际体积读数Va 值误差上下限值为0.2%×100L ＝0.2L ，a=0.2L,服从正态分布。
相应的标准不确定度为()L V u a 102.096.1/2.01==3.1.2介质温度、环境温度对量器影响()2a V u规程规定：当介质温度在（0～30）℃范围内，检定时检定结果不修正。
由于工作量器的实际容积Vs 与水温有关，所以量器的实际体积应为： ()()[]2211202021t a t a Va Vs -+-+=式中：a 1---工作量器材质（不锈钢）线膨胀系数，取/10176-⨯℃ a 2---标尺材质（黄铜）线膨胀系数，取/108.176-⨯℃ t 1---工作量器内水温： t 2---标尺温度，取室温值： 则 ()()()()()[]222221221222Va t u a t u a V u a +=把介质温度和室温在围绕标准温度20℃的变化视为半宽为20的均匀分布，则有()()3/2021==t u t u ＝11.55℃ 代入上式得()L V u a 0444.02=3.1.3水体积膨胀影响()3a V u规程规定，一次检定过程中的水温变化不超过5℃，把介质温度变化视为半宽为2.5℃的均匀分布，则有水体积的变化为 ()201-⨯⨯=∆t V V w a β式中：βw---水体积膨胀系数，取/1024-⨯℃()()t u V V u a w a 22232β=()44.13/5.2==t u ℃代入相关参数得()L V u a 0289.03=各分量相互独立，得()()[]()[]()[]232221a a a a V u V u V u V u ++= 2220289.00444.0102.0++= L 115.0=3.2水表体积值标准不确定度()i V u水表体积值的不确定度主要为被检水表分辩率水表的最小分度值为0.05L,其为均匀分布，则 L V u i 0144.03205.0)(1=⨯=3.3测量重复性带来标准不确定度()δu对被检水表在公称流量下进行3次重复性测量，示值误差为为-0.65%、-0.80%、-0.78%，平均用水量为99.35L ，按极差法计算得 ()%08.069.1%65.0%80.0=-=δu4. 标准不确定度分量表：5. 合成标准不确定度的计算()()()()[]%14.0%08.0%014.0%11.021222=++=E u c6.扩展不确定度的评定取k=2,则U rel=u c（E）·k=0.28%7.不确定度报告水表公称流量点示值误差为-0.80%，其相对扩展不确定度为U rel= 0.28% k=2。
水表检定装置的误差分析及总不确定度计算
工 业 技 术
水表检定装置的误差分析及总不确定度计算
侯 伟
（ 靖 江市华汇供 水有 限公 司， 江苏 靖江 ２ １ ４ ５ ０ ０ ） 摘 要： 文章计算 了总不确定度 以及对水表检定装置的误差来源进行 分析。 关键词： 水表检定装置 ； 总不确定度计算； 误 差分析
０ ． ０ ４４ ％， ：０． ０ ２ ６ ％
Ｕ Ｉ
Ｕ ２ Ｕ ３
上级标准 工作容器 正态
读 数 误 差 测 量 重 复 性 均 匀 均 匀
０ ． ０ ４
０ ． ０ ３ ２ ０ ． ０ ７ ０ １ ２ ９
（ ３ ） 据 以上得 到 的结 论 ， 标 尺 容 积示 值 最 小 为 １ ９ Ｌ ， 最 小 分 度 为 ０ ． ０ ５ Ｌ的 ２ ０ Ｌ工作量器、 标尺容积示值最小为 ９ ０ Ｌ ， 最小分度为 ０ ． ２ Ｌ 注： 由贝塞 尔公 式计 算 的Ｉ Ｏ Ｏ Ｌ工 作 量器 可 得 参 考文 献 ｓ ２ ｂ ＝ 【 （ １ ８ ． ０ — １ ８ ） ／ １ ８ ］ ｘ １ ０ ０ ％＝ ０ ． ０ ５ ６ ％ｕ ２ ｂ ＝ ０ ． ０ ５ ６ ％ ［ １ ］ 郭伟 ， 李枫 ， 刘金海 ， 姜 军． 水表检定装置技 术改造与节能［ Ｊ Ｊ ． 中国 计量 ， ２ ０ ０ ９ （ ５ ） ． Ｓ ２ ｃ ＝ ［ （ ９ ｏ ． ０ ４ — ９ ０ ） ９ ０ ］ ｘ １ ０ ０ ％＝ ０ ． ０ ４ ４ ％ Ｕ ２ ｂ ： ０ ． ０ ５ ６ ％Ａ／ ３ ： ００ ３３ ％ ［ ２ ］ Ｒ ０ 洪滨 ， 郭华． 水表在检 定过程 中－ ＂ ｒ ￣ ｇ 产生的误 差及分析 中国
最 小流 量
水表示值误差测量结果的不确定度评定
水表示值误差测量结果的不确定度评定依据JJG162—2009《冷水水表检定规程》的检定要求，对冷水水表在水表检定装置上依据检定规程在参考条件下进行计量检定，依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的相关要求对测量结果进行不确定度评定。
1.测量与评定依据JJG162—2009《冷水水表检定规程》JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》2.测量环境条件工作温度：（20±5）℃；环境温度：（20±5）℃；环境相对湿度：（60±5）%。
3.测量标准水表检定装置：0.2级4.被测对象冷水水表，型号/规格:LXSGZ-20,等级：2级，编号：0068063。
5.测量方法在JJG162—2009规定的参比条件下采用0.2级水表检定装置通过容积法检定2级冷水水表：首先水平安装好冷水水表，通水，打开相应规格所选用的转子流量计的阀门，定在对应规格的流量点，排除水表内的空气，然后关闭阀门，使水表的指针停止，读取初始读数V0，同时将所选用的标准器内的水排空，然后操作调节阀，使水按规定流量通过水表，注入量器。
当水表指示值到达预先规定的刻度时，或量器的水位到达预定值时，切断水源，待水表停止运转后读取并记录水表最后的读数V1。
待量器的水位停止后读取并记录量器中水的实际体积Va，计算水表的指示体积Vi（Vi= V1－Va）。
二、数学模型水表示值误差用下式表示：式中：E——水表的示值误差，以实际通过水量的百分数表示；Vi——水表指针的指示水量，L；Va——工作量器实际通过的水量，L。
三、灵敏系数采用容积法对DN20冷水水表在Q3=4.0m3/h的流量下进行公称流量检定，取其用水量为100L.四、不确定度来源分析1.水表检定装置体积值测量不确定度u12.被检水表指示体积值测量不确定度u2五、不确定度评定水表检定装置设定采用启停容积法对水平螺翼式水表在高区的常用流量下进行检定，测得的量值均在100L左右。
水表的不确定度评定
水表的不确定度评定1 概述1.1测量依据：JJG162-2009《冷水水表检定规程》。
1.2测量环境条件：水温度：（0～30）℃，检定过程水温度变化：≤5℃。
1.3测量标准及其主要计量特性：检定水表的计量标准为0.2级水表校验装置，其容量不确定度U=0.2%（k=2）。
1.4被测对象及其主要性能：被测对象：湿式旋翼式水表，B级，口径15mm；测量范围：流量10L/h～3m3/h，其中始动流量Qs=10L/h，最小流量Qmin=30L/h，分界流量Qt=120L/h，公称流量Qn=1.5m3/h，最大流量Qmax=3m3/h；最大允许误差（MPE）：±5%（Qmin≤Q＜Qt），±2%（Qt≤Q≤Qmax）。
1.5测量项目与测量方法：工作时，水泵从水池抽水进入稳压罐，稳压罐使水压力保持在（0.2～0.3）MPa。
经稳压的水在工作台上进入水表，经过流量调节阀，进入量器中，一次检定完成后，量器中的水排回水池。
检定项目：外观检查、密封性试验，测始动流量，测Qmin、Qt、Qn流量下的示值误差各1次。
本次评定以公称流量点的检定为例进行分析。
2 数学模型水表相对示值误差按下式计算：其中：V示——水表记录水量，V实——流入量器的水量。
3 不确定度的传播其中：所以：4 分量标准不确定度4.1水表示值引起的不确定度分量：使用一块口径15mm的水表（出厂编号：20070822954），在LS-4B、15～50mm 水表校验装置（出厂编号：91）上做常用流量（1.5m3/h）的重复性试验，试验结果如表1：所以水表示值引起的不确定度分量：urel（v示）=s=0.20％自由度：ν示=n-1=94.2水表校验装置引起的不确定度分量：4.2.1水表校验装置容量检定结果不确定度：水表校验装置为0.2级，按JJG164-2000《液体流量标准装置检定规程》，由其引起的相对扩展不确定度应不大于0.2%，k=2。
水表示值误差测量不确定度评定
水表示值误差测量不确定度评定（基于质量法）1 概述依据JJG162-2009《冷水水表》，用基于质量法的水表检定装置（U r=0.2%，k=2）对冷Q=4.0m3/h流量下进行检定。
将流经水表的水收集于装置的称重量器内，水水表在常用流量3由数字指示秤测量得到量器内水的质量，通过水温查表、浮力修正，计算得到水的实际体积。
水表示值通过摄像传感器识别转换为脉冲，累计脉冲数乘以脉冲当量得到水表指示体积，然后比较水表的指示体积与称重量器内水的实际体积，以确定水表的示值误差。
2 测量模型2.1 基本模型水表的示值误差可定义为：×100%（1）E=V i−V aV aV i——与检定装置相同时间内读取的水表指示体积，L；V a——检定装置测得的水的标准体积，L；由式（1）可知，示值误差E的不确定度来源主要为：a）水表示值引入的不确定度；b）装置测量标准体积引入的不确定度。
2.2 双时间测量法模型修正由于装置测量和水表读数存在时间差，实际测量模型可以修正为：V m（2）V i=t at mV a=c×M a（3）ρt a——检定装置的测量时间，s；t m——水表读数对应的时间，L；V m——t m时间内读取的水表读数，s；c——浮力修正系数，取1.0011；M a——装置测得的水的质量，kg；ρ——水的密度，kg/L。
由式（2）可知，水表示值V i的不确定度来源主要为：a）检定装置的测量时间引入的不确定度；b）水表读数对应的时间引入的不确定度；c）水表读数引入的不确定度；d）水表示值测量重复性引入的不确定度。
由式（3）可知，标准体积V m的不确定度来源主要为：a）检定装置测量水的质量引入的不确定度；b ）水的密度测量引入的不确定度；c ）浮力修正引入的不确定度。
2.3 不确定度传播律由不确定度传播律，示值误差的合成标准不确定度见式（4）。
u c 2(E )=c 12u 2(V i )+c 22u 2(V a ) （4）式中：u c (E )——示值误差E 的合成标准不确定度，单位：%； u (V i )——水表示值引入的标准不确定度分量，单位：L ；u (V a )——检定装置测量标准体积引入的标准不确定度分量，单位：L灵敏系数：c 1=1V a，c 2=−ViV a22.4 各分量不确定度的主要来源2.4.1 水表示值引入的标准不确定度u (V i )综上可得，u 2(V i )=c 32u 2(t a )+c 42u 2(t m )+c 52u 2(V m )+u 2(E r ) （5）式中：u (V i )——水表示值引入的标准不确定度，单位：L ；u (t a )——检定装置的测量时间引入的标准不确定度分量，单位：s ； u (t m )——水表读数对应的时间引入的标准不确定度分量，单位：s ； u (V m )——水表读数引入的标准不确定度，单位：L ；u (E r )——水表示值测量重复性引入的标准不确定度，单位：L ； 灵敏系数：c 3=V m t m，c 4=−t at m2v m ,c 5=ta t m2.4.1.1检定装置的测量时间引入的标准不确定度分量u (t a )检定装置的测量时间引入的标准不确定度分量由两部分组成，一是计时准确度引入的标准不确定度分量u 1(t a )，二是计时分辨力引入的标准不确定度分量u 2(t a )。
超声波水表检定结果及不确定度评定
超声波水表检定结果及不确定度评定■ 康宝龙* 梁志强 白天禄（甘肃省计量研究院）摘 要：大口径超声波水表利用超声波信号在顺流、逆流的水中传播的时间差，测量出水流的速度，积分出流经管道的水的流量，其内部无阻流器件，不会造成压力损失。
此类流量计因始动流速低，量程比宽，广泛应用在城乡供水、农田园林灌溉、工业用水计量等方面。
因此，超声水表计量失准在给供水企业和用户带来经济损失的同时会引发计量纠纷，保证此类计量器具精准运行和精准计量意义重大。
本文针对SCL-61D2型超声水表建立测量模型，依据检定规程JJG 162-2019《饮用冷水水表》评定了此水表的示值误差。
依据规程JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和测量模型对检定过程中不确定度的主要来源进行了定性分析和定量计算。
测量结果表明其示值误差符合规程要求，扩展不确定的评定为评价此检定过程提供了有益的参考。
关键词：标准表法，大口径，超声水表，示值误差，测量不确定度DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.23.042Verifi cation Results and Uncertainty Evaluation of Ultrasonic WaterMetersKANG Bao-long* LIANG Zhi-qiang BAI Tian-lu（Gansu Institute of Metrology）Abstract:The large-diameter ultrasonic water meter utilizes the time difference of ultrasonic signal propagation in upstream and downstream water to measure the speed of water fl ow and integrate the fl ow rate of water fl owing through the pipeline. There is no fl ow blocking device inside it, which will not cause pressure loss. These fl owmeters are widely used in urban and rural water supply, farmland and garden irrigation, industrial water metering, and other aspects, for their low initial fl ow rate and wide range ratio. Therefore, the inaccurate measurement of ultrasonic water meters not only brings economic losses to water supply enterprises and users, but also leads to measurement disputes. Ensuring the accurate operation and measurement of such measuring instruments is of great signifi cance. This paper establishes a measurement model for the SCL-61D2 ultrasonic water meter. According to the verifi cation regulations JJG 162-2019, Cold potable water meters, the paper evaluates the indication error of this water meter. According to JJF1059.1-2012, Evaluation and expression of uncertainty in measurement, and the measurement model, the paper conducts qualitative analysis and quantitative calculation on the main sources of uncertainty in the verifi cation process. The results indicate that the indication error meet the requirement and the evaluation of expanded uncertainty provides useful references for this verifi cation process. Keywords: standard meter method, large caliber, ultrasonic water meter, indication error, measurement uncertainty1 概 述1.1 测量依据JJG 162-2019《饮用冷水水表》。
冷水水表示值误差测量结果不确定度的评定
冷水水表示值误差测量结果不确定度的评定摘要:本文根据JJG162-2009《冷水水表》检定规程、JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》技术规范,并结合工作经验,对冷水水表示值误差测量结果的不确定度进行评定。
关键词:水表示值误差不确定度评定1 概述1.1 测量依据JJG162-2009《冷水水表》检定规程,JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》技术规范。
1.2 环境条件温度(20±5)℃,水压0.3MPa;水温20℃±10℃,检定期间水温变化不超过5℃。
1.3 测量标准LJS15-50水表检定装置,0.2级。
1.4 被测对象LXS-20F型水平旋翼式冷水表,2级。
1.5 测量方法采用容积法,以水为介质,即以一定的流量流经水表后再收集到水表检定装置的工作量器内,将水表记录下的水量与经过水表注入工作量器的实际水量比较,得出测量结果。
本次评定以常用流量100L的示值误差检定结果进行评定。
2 数学模型与灵敏系数2.1 数学模型3 各输入量引入的不确定度的评定3.1 输入量Vi的标准不确定度u(Vi)的评定输入量Vi的不确定度主要由被测水表的测量重复性引入的不确定度u1(Vi)和被测表示值的分辨力引入的不确定度u2(Vi)组成的。
合成相对标准不确定度为:5 相对扩展不确定度评定置信概率取95%,有效自由度veff=40,查t分布表得k95=2.02,则扩展不确定度为6 不确定度报告在常用流量下,2级LXS-20F型水平旋翼式冷水表示值误差测量结果扩展不确定度为参考文献[1]詹志杰,赵建亮.JJG162-2009冷水水表国家计量检定规程[S],2009.[2]李慎安,施昌彦.JJF1059-1999测量不确定度评定与表示国家计量技术规范[S],1999.。
不确定度分析报告
水表校准系数测量结果的不确定度评定一、 概述1. 测量依据JJG162-2009《冷水水表》 2. 环境条件水温：15℃ 水压：0.2MPa ，水源：稳压状态下的洁净水。
3. 计量标准 水表检定装置 代码12317100 4．比对组件冷水水表，型号为LXH,编号为1108000001，计量等级为C 级。
5．测量过程在测量水表的仪表系数时，将流经水表的水被收集于水表检定装置的工作量器内，比较水表的示值和装置量器中水量的实际值，可得到水表的仪表系数。
二、 数学模型1. 数学模型比对组件的比对参数为其仪表系数V k ：标示Q Q V =k式中，示Q —比对组件示值累积量，单位为：L; 标Q —装置测得实际的水的体积值,单位为：L; 2. 灵敏系数)()()k (2222212标示Q u c Q u c u v c +=式中：221,1标示标标示Q Q Q k c Q Q k c v v -=∂∂==∂∂=故：)()(1)k (222222标标示示标Q u Q Q Q u Q u v c ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛= 三、输入量的标准不确定度的评定设定用静态容积法水表检定装置对容积式水表在25 L/h 的流量下检定，测得 和 均在10L 左右，则[]222210)()()k (-⨯+=标示Q u Q u u v c 。
1、比对组件示值累积量的标准不确定度)(示Q u a.测量重复性引入的标准不确定度1)(示Q u水表的测量重复性可以通过连续测量得到，采用A 类方法进行评定，按检定规程要求对10L 三个点分别连续测量6次，得到以下值： 9.90 、9.90 、9.91 、9.90、9.89、9.90用贝塞尔公式 1)(12--=∑=n p p s ni i求出标准不确定度:up1=0.006325 L自由度 υp1=n-1=9b.比对组件的分辨力引入的标准不确定度2)(示Q u水表的最小分度值为0.1L ，读数误差一般不会超过1/2分度值，考虑其均匀分布，则有： 028.03211.02=÷⨯=p u L可信度估计为90％，则自由度 502=p ν由于1)(示Q u 和2)(示Q u 不相关，所以)(示Q u 2=1)(示Q u 2+2)(示Q u 2)(示Q u =0.029L2水表检定装置体积值的标准不确定度)(标Q u)(标Q u 由以下几个分量组成：a ．水表检定装置引入的标准不确定度1)(标Q u水表检定装置标准量器的准确度等级为0.2级，根据JJG2063—1990《水流量计量器具检定系统》，其容积值的相对扩展不确定度为0.2%，置信度等于95%，服从正态分布，所以u （V 实1）＝96.110%2.0⨯＝0.010Lb.水位测量引入的标准不确定度2)(标Q u转子流量计的最小分度值为0.01L读数误差一般不会超过1/2分度值，考虑其均匀分布，则有：10L 工作量器的不确定度 003.032101.01=⨯=b u （L ）水表检定装置经检定合格，可认为可靠性较高，可信度估计为90%，则其自由度为：501=b νc.介质水温、环境温度引入的标准不确定度3)(标Q u规程规定在介质水温（0～30）℃范围内检定时检定结果不修正。
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0.2级水表检定装置测量不确定度的分析
[摘要]计量标准器是统一量值的物质基础之一，它的建立和检定是由国家基准传递到工作用计量器具的重要环节，是保证国家量值统一的必要步骤测量不确定度的确定对合理评定计量器具，保证量值传递准确可靠提供了重要依据。
[关键词]测量不确定度；计量标准器；误差
0.2级水表检定装置，在进行测量不确定度分析时，发现引起装置累计误差的因素是众多的，但在分析和计算误差时，要着重分析计算引起误差的主要因素。
现已测量范围为φ（80—200）mm 为例。
1 主要误差来源
1.1 标准量器的综合极限误差
标准器的允许误差应是被检量器的允许误差的五分之一，0.2级水表检定装置的允许误差是0.2%，二等金属容器（极限误差是0.025%）满足要求。
其极限误差用δ0表示该项误差。
δ0≤ 0.025%
1.2 工作量器容积示值最大误差
工作量器容量分别为：100L、300L、1000L、5000L，最大误差是在工作量器容量为100L是获得的。
用δA表示该项误差
δA= [t a*(V Amax-V Amin)/d n V]100%
来自检定证书的数据：δA= 0.17%
式中V Amax、V Amin、V为工作量器刻度点实际容积的最大值、最小值、平均值
t
为t分布系数，按t分布置信概率为95%取值,可查表得到。
a
d
为极差系数，可查表得到。
n
1.3 人员误差（工作量器容积各使用段的最大判读误差）
工作量器容积各使用段的最大判读误差即读数误差。
是由于观测者对计量器具示值不准确读数所引起的误差。
用δL 表示该项误差（在工作量器100L 最大容积110L 、分度值0.1L 时取得）：
δL =（分度值/2*标准器最大容积）%
= （0.1/2*110）% =0.045%
1.4 工作量器定值重复性误差
用δd 表示该项误差：
δL = [t n *(V max -V min )/d n V ]100%
来自检定证书的数据：δ d = 0.085%
式中V max 、V min 、V 为工作量器刻度点实际容积的最大值、最小值、平均值
t n 为t 分布系数，按t 分布置信概率为95%取值,可查表得到。
d n 为极差系数，可查表得到。
2 水表检定装置各不确定度分项
2.1 标准器的综合极限误差所对应的标准不确定度。
它反映了标准器在指定条件下对某量测量时，可能达到的最大误差界限，此值为δ0。
误差的分配特征属于正态分布，则对应的标准不确定度为：
u 0 =δ0 /3 = 0.008%
2.2 工作量器容积示值最大误差所对应的标准不确定度。
工作量器容积示值最大误差符合“最大允许误差” 要求制造的,经检定合格,此值为δA ，误差的分配特征属于正态分布，，则对应的标准不确定度为：
u A =δA / 3 = 0.057%
2.3 工作量器实际容积各使用段的最大判读误差所对应的标准不确定度。
该项误差的最大界限为δL ，误差的分配特征属于均匀分布，对应标准不确定度为：
u L =δL / = 0.026%
2.4 工作量器定值计量重复性误差所对应的标准不确定度。
定值计量重复性是在水表检定装置各流量点重复做三次，求出
最大的误差δd。
误差的分配特征是属于正态分布，所对应的标准不确定度为:
u
d
=δd /3 =0.028%
3 水表检定装置合成不确定度
= 0.069%
上式中：u0、u A、u L、u d为Ｂ类不确定度。
其中u0、u A、u d均为正态分布，u L是均匀分布，且各项彼此独立，所以视合成不确定度为近似正态分布。
4 扩展不确定度：
当置信概率取99%时，覆盖因子k=2.58
U = ku = 2.58*0.065% = 0.18%
5 结论
0.2级水表检定装置，在检定条件满足要求的情况下，其不确定度满足要求。
其它等级的水表检定装置可用相同方法计算。
参考文献：[1] JJG1059—1999测量不确定度评定与表示
[2] 测量设备的计量确认体系宣贯指南2
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