关于流量积算仪测量结果的不确定度分析和处理

王晓霞 张琳 蔡明璇

青岛市计量技术研究院 山东青岛 266071

目前许多城市，冬季集中供热仍然使用流量积算仪、压力/差压变送器、铂电阻和涡街流量传感器等作为供热用基本仪表，作为贸易结算依据。随着本市“节能降耗”要求的实施，仪表测量的准确度要求也随之提高。现就流量积算仪的测量结果来做其不确定度分析，为工业生产控制及节能降耗提供准确计量数据，以便更好地指导生产，创造经济效益。

1 流量积算仪的工作原理

通过对与之配套的流量变送器、流量传感器和其他变送器（温度、压力等）输出电信号的采集，用一定的数学模型计算出瞬时流量、累计流量等，并进行显示和储存。有的积算仪还具有将瞬时流量转换成电信号进行输出和进行定量控制的功能。

与之配套的传感器通常有标准节流装置、涡轮、涡街、电磁、超声波流量传感器或变送器等，以及补偿用的压力变送器、差压变送器、温度变送器等。

积算仪的输入信号一般有模拟信号和脉冲信号两种形式。这里采用信号发生器、热工仪表校验仪以及直流电阻箱作为标准信号输入设备，工作电源为220伏稳压交流电源。现就最为常见的配涡街式流量传感器的流量积算仪为例，讨论一下其不确定度。

2 数学模型

3 灵敏系数

4 不确定度分析如下

不确定度来源：各标准信号输入设备的不确定度和被测仪表测量重复性引入的不确定度。

（1）热工仪表校验仪DN081的不确定度：0.02%根据均匀分布考虑：

（2）热工仪表校验仪DNP71的不确定度：0.02%根据均匀分布考虑：

（3）多功能测试仪的不确定度：0.001%，根据均匀分布考虑：

（4）直流电阻箱的不确定度：0.02% 根据均匀分布考虑：

（5）电子秒表的不确定度：0.001%根据均匀分布考虑：

（6）由被测仪表测量重复性引入的标准不确定度分量：

（式中S的获得方法如下：为得到本标准的重复性，取一台积算仪测量10次，在输入频率F=50Hz，温度C=200℃，压力P=0.9MPa下，输出瞬时流量如表：

次数 输出L（t/h） 次数 输出L（t/h）1 4.4300 6 4.4297 2 4.4302 7 4.4298 3 4.4304 8 4.4301 4 4.4297 9 4.4299 5 4.4301 10 4.4300

5 扩展不确定度U

（1）当流量输入信号为脉冲信号时，其用到的是热工仪表校验仪、信号发生器、直流电阻箱，所以结果如下：

1.瞬时量：

2.累积量：

（2）当流量输入信号为模拟信号时，其用到的标准器是2台热工仪表校验仪、直流电阻箱，结果如下：

1.瞬时量：

2.累积量：

6 温度与压力的误差计算方法

我们可以用excel的计算功能来实现计算。根据误差计算方法：（测量值-理论值）＊100/量程，每次只需要输入各个检定点的实际测量值，然后取每个点的测量结果的超差最大的值，“最大误差”就自行生成。注意：这里的温度和压力的误差，均为引用误差。

7 流量误差的计算方法

瞬时流量时根据工作方式选择合适的计算公式，流量的“标准值”通过公式计算后，得出数值，自动写入对应的位置。这里“标准值”是根据瞬时流量计算公式Q=3600＊ρ＊f/k算出，需要检定人员填写的部分为流量信号、补偿信号、密度和显示值，那么“标准值”自行生成。“误差%”是指相对误差，即（显示值-标准值）×100/标准值。检定累积流量时，人员可以给定最大流量的输入信号f和需要累积的时间，那么EXCEL可自动生成“积算标准值”的数值。人员读出初始值和终止值后，差值也由EXCEL计算后自动填入，误差的计算方法同瞬时流量。

8 结语

流量积算仪是一种多参量综合计算的仪表，其最终结果的准确度是各个参量的综合误差，我们在检定流量积算仪时，务必考虑到各个参数的准确性是否符合其准确度要求，辅助参数温度和压力，直接影响计算公式中的密度数值，所以确保密度的数值是在可控范围内即可，流量的输入信号频率和电流，是结果的最直接的影响因素，对于贸易结算用的流量积算仪，其准确度要求比较高，一般来说控制在0.5级以内即可。