节流孔板e值的测量及其不确定度分析

　　在流量检测中,标准孔板被广泛地应用于水、蒸汽、气体等介质的测量,具有结构简单、准确度高、稳定性好、价格低廉等优点。马钢自动化工程分公司于1999年12月取得了孔板生产许可证,为了保证孔板检测准确可靠,利用自动化部标准站现有的测量设备解决了节流孔的板厚度e值测量,并对其测量不确定度作了分析。

　　1　e值的测量

　　按JJG640-94《差压式流量计检定规程》19·4要求,孔板厚度E及节流孔的板厚度e的检验可采用千分尺、万能工具显微镜、e值检测仪等量具测量。我们采用分度值为0·01mm量程0~25mm的千分尺、分度值为2′量程为0~320°的角度规及19JA型万能工具显微镜。由千分尺测量出孔板厚度E、角度规测量出孔板的出口斜角φ、万能工具显微镜测量出孔板出口斜角对应的高度H。

　　孔板节流孔厚度e=E-H×cotφ

　　2　方差和传播系数

　　合成不确定度

　　有u2c(y)=∑[ f/ xi]2u2(xi)得:

　　3　不确定度分量的计算

　　(1)E值检测不确定度

　　主要来源于以下两个方面:测量用千分尺本身的不确定度u1, B类;测量人员读数误差引起的不确定度u2, A类;温度、湿度引起的不确定度相对较小,忽略不计。

　　a·根据JJG21-95《千分尺检定规程》,千分尺的分度值为0·01mm,半宽范围0·005mm,按均匀分布考虑,则u1=0·005mm/ 3=2·89μm

　　假设这种估计具有90%的可信度,则

　　b·测量人员读数误差引起的不确定度u2,按A类方法评定

　　在离内圆外某处约10mm选择一点,用千分尺连续10次测量该点的厚度,记录测量结果如表1所示。

　　根据韦—萨公式,合成自由度　ν(E)=12

　　(2) H测量值的不确定度分析

　　H测量值的不确定度主要来源于两个方面,万能工具显微镜本身测量精度引起的测量不确定度u3,测量人员读数误差引起的不确定度u4。其他因素引起的不确定度相对较小,忽略不计。

　　a·万工显测量精度引起的测量不确定度u3

　　参照机械工业出版社1989年版《光学计量仪器设计》P254页,19JA型万能工具显微镜的精度计算,其综合误差一般不超过±3·0μm,用B类方法计算,假设服从正态分布。u3=3·0μm/3=1·0μm这种假设很可靠,因此ν3=∞

　　b·测量人员读数误差引起的不确定度u4

　　用A类方法统计,将孔板片平放在万能工具显微镜工作台上,调整好工作面。在与厚度测量同一方向上测得斜角φ对应两圆边的距离H,记录测量结果如表2。

　　根据韦—萨公式,合成自由度　ν(E)=13

　　(3)斜角φ测量不确定度

　　依据JJG33-79《角度规检定规程》,角度规的最小分度值为2·0′,其半宽范围为1·0′,假设服从均匀分布,则u5=1·0′/3=0·58′