阀门流量流阻测试装置测量不确定度的研究

　　1 概述

　　流量试验主要测量通过阀门的流量及阀门进出口测量点的压力损失，得出阀门的流量系数和流阻系数，并通过测量不同压力损失下的流量，得到流量- 压力损失特性曲线，还可对减压阀类产品进行调压性能、压力特性和流量特性等测量，以及对调节阀类产品进行不同开度下的流量系数 - 压力损失( 即固有流量特性) 等测量，并绘制出阀门开度 - 流量系数曲线。测试装置由计算机系统集成采集流量、压力( 差) 和温度等数据，准确可靠。流量和压力( 差) 的控制可在流量试验控制柜的触摸屏上直接操作。目前，可靠性和测量结果的不确定度评定已成为评价测量仪器或设备的两项主要指标。

　　2 参数的不确定度分析

　　测量系统中，可能导致测量不确定度的因素是测量过程中的随机效应、系统效应以及数据处理中的修约等。测量不确定度的各单项物理参数主要包括压力 p、流量 Q、温度 T 和压差 Δp 等。

　　2. 1 压力

　　引起压力 p 不确定度 u( p) 的主要因素包括所采用的压力传感器系统的不确定度分量 u1( p) 、A/D 模数转换量化不确定度 u2( p) 以及数字运算舍入带来的不确定度分量 u3( p) 。

　　u1( p) 主要取决于传感器的准确度等级。采用准确度为 0. 25 级的压力传感器系统，按 99. 73% 的置信概率( 以下若无特别说明，均取置信概率为99. 73% ) ，则

　　u2( p) 因系统采用了 12 位 A/D 转换器，该项误差最大不超过 0. 1%( 计算时取 0. 1%) ，则

　　根据式( 1) ～ 式( 3) ，可得到被测压力 p 的合成不确定度 u( p) 为

　　2. 2 温度

　　引起温度 T 不确定度 u( T) 的主要因素包括所采用的温度传感器系统、A/D 模数转换量化以及数字运算舍入( 极限误差为 0. 05%) 带来的不确定度分量。所选用的温度传感器系统的准确度等级为0. 2 级，该系统的最大检测温度为 350K，根据式( 1)～ 式( 4) 类似方法，u( T) 为

　　2. 3 流量

　　引起流量 Q 不确定度 u( Q) 主要因素包括所采用的电磁流量计、A/D 模数转换量化以及数字运算舍入( 0. 05%) 带来的不确定度分量。该系统有 5台电磁流量计，准确度等级均为 0. 5 级，最大检测流量分别为 DN25 -12m3/ h、DN50 - 50m3/ h、DN100 -200m3/ h、DN200 - 800m3/ h 和 DN300 - 1 800m3/ h。

　　根据式( 1) ～ 式( 4) 的类似方法，可得各管路流量的不确定度分别为

　　2. 4 压差

　　引起压差( Δp) 不确定度 u( Δp) 的主要因素包括压差传感器系统的不确定度分量 u1( Δp) 、模数转换引入标准不确定度 u2( Δp) 以及数字运算舍入引入标准的不确定度分量 u3( Δp) 。