汽车油罐车容量测量不确定度评定

    汽车油罐车是燃油油品运输和贸易结算较为重要的计量器具之一,罐体容量多数均在两万升以上,由于容量较大,加之检定过程中考虑的因素多,同时又具有多次重复累计使用标准量器的特点,使得容量测量和计算过程较为繁复,在检定规程JJG 133—2005《汽车油罐车容量》[1]中先后给出了四个计算公式,需顺序应用才能完成检定点对应容量值的计算,而对于非检定点的容量值还需利用分段线性内插法通过计算近似得出。鉴于检定人员对规程中此方法存有疑惑,担心处理结果不够准确而影响检定容量表的可信度,本文结合标称载油量为12750L汽车油罐车容量测量不确定度评定过程,对其近似程度进行数值分析,结果表明相应的不确定度分量约为合成值的五分之一;而在标称容量处,线性插值的最大相对误差仅为万分之一左右,因此采用线性插值法所得结果是完全可信与简便的。

    1　测量和计算方法

    采用容量直接比较法,即使用二等标准金属量器组(共6种规格: 2000L, 1000L, 500L, 200L,100L, 50L),通过测量介质(循环水)的累计体积值和对应空高(或油高)值,与汽车油罐车标定容量(含标称容量)进行直接比较,以确定罐体在75% ~100%标称容量范围内多个检定点的示值误差。在检定过程中,需按规程要求使用温度计(e=0·2℃)测量介质温度,并确定是否满足(20±15)℃范围条件与是否符合介质温度在一次测量中变化不超过2℃的要求。通过体胀公式对介质的体积进行计算修正补偿,将之换算成标准温度(20℃)下对应点的罐容量;再应用线性插值法近似计算相邻两检定点内各等分插值点对应容量值,最终按空高值升序排列组织好各检定点及分段插值点数据,汇总编制出罐体容量表。

    2　不确定度来源

    (1)计算公式中三类材料的体膨胀系数

    (2)温度测量

    (3)液位高度(或空高)的测量

    (4)二等标准金属量器

    (5)线性插值近似误差(对多数油罐车而言,罐体轴截面顶部通常是一段曲率半径在3m左右的圆弧形轮廓,以利于溢油、雨水排泄和增加罐体抗变强度;当油高处于此段范围内时,液面积会随高度上升而快速收敛变小,因此需要预设较多的检定点以减少线性插值误差)

    (6)罐体形体及几何中心平面因场地及车体支撑原因相对于水平面倾斜所导致的误差(此称形位误差,对于罐体几何尺寸误差GB18564—2006已作规定,长度方向的相对误差均在0·1%左右,另外旧规程对场地有不大于0·5°的倾斜度要求。经计算实验证明此两项分量相对较小,在新规程中已不作具体要求,只要场地坚实平整,罐车在测量过程中形体无明显变化则可忽略此分量而无需考虑)(7)罐内液体残留(内壁表面吸附)