液位计示值误差测量不确定度分析

    一、概述

    1.测量依据

    JJG971-2002《液位计》检定规程。

    2.测量的环境条件

    温度为（25±10）℃；湿度为45%～75%。

    3.测量标准

    最大允许误差为±（0.3+0.2L）mm；测量范围为（0～2）m；分度值为1mm的钢板尺。

    4.被测对象

    最大允许误差为±5mm；测量范围为（0～1）m；分度值为1cm的磁性浮子液位计。

    5.测量方法

    将被检液位计固定在液位计水箱检定装置上，调整零点。在水箱水位处于零位时，调整液位计的零位，或调整液位计的某特定点，使其与水箱的液位保持一致。 通过对准被检仪器看标准器相应示值的方法， 分别读取上、下行程中各检定点水箱的水位示值，用水箱的实际水位（钢板尺示值）与被检液位计显示的液位进行比较，取整个测量过程中示值误差最大值作为该液位计的示值误差。

    二、数学模型

    Δ=H_d-H_w

    式中：Δ———被检液位计的示值误差；H_d———被检液位计的示值；H_w———对应的水箱实际水位值（钢板尺示值）。

    三、各输入量标准不确定度分量的评定

    1.由被检液位计重复性引入的标准不确定度分量u₁的评定

    本文以一台测量范围为（0～1）m、分度值为1cm的磁性浮子液位计为分析对象， 对被检液位计作全量程检定。 发现在1m处变化最大，以此处测量重复性来估算其不确定度。 连续测量10次，进行3次重复测量得到3组数据，如表1所示。

     平均值计算公式：

     用贝塞尔公式计算单次实验标准差：

    合并样本标准差

    自由度ν₁=m（n-1）=3×（10-1）=27

    2.由钢板尺对人眼分辨力引入的标准不确定度分量u₂的评定

    已知钢板尺的分度值为1mm，服从均匀分布，包含因子则该项标准不确定度分量

    3.由钢板尺示值误差引入的标准不确定度分量u₃的评定

    已知区间半宽为a=±（0.3+0.2L）=±0.5mm（L=1m）。在此区间内可认为服从均匀分布，包含因子则该项标准不确定度分量

    四、合成标准不确定度的评定

    1.灵敏系数

    c₁=1，c₂=-1

    2.标准不确定度汇总表（见表2）

    3.合成标准不确定度的计算

    输入量彼此独立，所以合成标准不确定度