水表檢定裝置測量不確定度的分析
一、測量標準概述
1、建立標準的目的、意義和用途
2、檢定裝置的組成和工作原理
3、檢定方法和依據的檢定規程
檢定方法是：比較法
依據的檢定規程：JJG162-85 水表及其試驗裝置
二、測量標準性能
該套標準的技術指標為：
1、該裝置的準確度等級為0.5級；
2、測量范圍：Φ（15～X）mm的水表；
3、復現量值的擴展不確定度分別為：按不同的工作量器表達。
三、構成測量標準的測量器具及配套設備
填寫內容按GJB/J2749-96標準的要求進行。
1、水表試驗裝置
2、轉子流量計
3、秒表
4、壓力表
四、檢定人員
五、環境條件
六、測量標準不確定度的評定
本裝置的標準器是工作量器，對應的標尺最小分度值是0.02L（11L）、0.05L（22L）、0.2L（110L）、0.5L（220L）、1L（550L）；
1、輸出量
輸出量是體積值。
2、數學模型
工作量器的輸出量是體積值，容積式水表的輸出量也是體積值，所以，應建立的數學模型為：
y=x
式中：y—檢定裝置給出的標準體積值，L；
x—水表所顯示的體積值，L；
3、不確定度來源
水表檢定裝置，在進行測量不確定度分析時，發現引起裝置不確定度的因素是眾多的，但在分析和計算不確定度時，要著重分析計算不確定度的主要因素。現以測量范圍為中15～50mm為例。
3.1標準量器傳遞引入的影響量；
標準器的允許誤差應是被檢量器的允許誤差的五分之一，0.5級水表檢定裝置的允許誤差極限是0.5％，二等金屬容器(極限誤差是0.025％)滿足要求。其傳遞不確定度 用δ0表示該項誤差。
δ0=0.025％
3.2工作量器容積示值引入的影響量；
工作量器容量為：10、2OL、100L、500L，各工作量器容量誤差分別由上級技術機構檢定可知，以工作量器容量為2OL時為例：（各個工作量器分別計算）
用δ1表示該項誤差
δA＝[(V示-V實)／V實]×100％
來自檢定規程的數據：δ1＝0.5％（0.2％）
式中V示—工作量器檢定點容積示值；
V實—工作量器檢定容積實際值。
3.3水源壓力穩定性引入的影響量；
由檢定規程中得到，水源壓力緩慢變化引起的瞬時流量波動系數不大于1%，即δd＝1%
3.4計時器引入的影響量；
3.5溫度變化引入的影響量。
4、標準裝置不確定度分量評定
4.1、標準量器傳遞引入的不確定度分量u0
它反映了標準器在指定條件下對某量測量時，可能達到的最大誤差界限，此值為δ0。誤差的分配特征屬于正態分布，則對應的標準不確定度為：
u0＝δ0／3＝0.008％
4.2、工作量器容積示值引入的不確定度分量u1
工作量器容積示值最大誤差符合“最大允許誤差”要求，經檢定合格，此值為δA，誤差的分配特征屬于正態分布，則對應的標準不確定度為：
u1＝δA／3＝0.167％
4.3、水源壓力穩定性引入的不確定分量u2
由于水源壓力穩定性的變化，造成瞬時流量的波動，由檢定規程可知是由觀測30次的變化值得到的，由其引入的不確定分量為：
u2=δd/√30=0.105%
4.4、計時器引入的不確定度分量u3
計時器引入的不確定度分量在標準裝置的合成標準不確定度中影響量很小，可以忽略不計。
4.5溫度變化引入的不確定度分量u4
溫度變化由檢定規程可知，其變化范圍為（0～30）℃，而標準器的溫度變化范圍為（18～22）℃，所以溫度變化引入的不確定度分量在標準裝置的合成標準不確定度中影響量很小，可以忽略不計。
不確定度分量表
不確定度分量表 不確定度來源 評定方法 分布 K值 靈敏系數 ui（y） 自由度 備注
u0 標準量器傳遞 B 正態 3 1 0.008% ∞
u1 工作量器容積示值 B 正態 3 1 0.01% ∞
u2 水源壓力穩定性 B √ 1 0.105% ∞
5、水表檢定裝置合成標準不確定度
上式中u0、u1、u2、u3為B類不確定度。其中u0、u1、u2、均為正態分布，u3、是均勻分布且各項彼此獨立。
6、擴展不確定度
當置信概率取95％時，覆蓋因子2
U＝kuc=2×0.197％＝0.40％
7、結論
0.5級水表檢定裝置，在檢定條件滿足要求的情況下，其不確定度滿足要求。其它等級的水表檢定裝置可用相同方法進行計算。
七、測量標準重復性
應對試驗過程和采用的方法進行描述，列出所使用儀器，試驗數據應完整。
1、先對數據進行異常值的剔除；
判別異常值的方法
在對被測量進行測量所得的一系列觀測值中，個別值有可能明顯地超出規定條件下預期值的范圍，這個值稱為異常值。異常值的出現，必然會歪曲測量結果，因此，判別觀測值中的異常值，并予以剔除是計算測量結果和進行測量不確定度分析前首先要作的工作。
判別異常值通常有兩種方法：
物理判別法
在測量過程中出現異常現象或發生因疏忽、失誤造成數據可疑，剔除這種異常值應在原始記錄中注明。
統計判別法
該方法是給定一個置信水平，找出相應的區間，凡在該區間外的數據，判為異常值予以剔除。
異常值剔除常用的統計判別法有：拉依達準則、肖維納準則、狄克遜準則和格拉布斯準則。重點介紹格拉布斯準則。
格拉布斯法剔除異常值的步驟如下：
1）n次獨立重復測量的觀測值xi；
4.06、4.05、4.05、4.09、4.17；
2）計算算術平均值 ；
（4.0625）
3）求殘差vdi；
-0.024、-0.034、-0.034、0.006、0.086；
（0.0025、-0.0125、-0.0125、0.0275）
4）求實驗標準偏差S（x）;
（0.0189）
5）根據置信水平P和測量次數n，查格拉布斯準則表：求g值. g=1.67 （g=1.46 ）
6）判斷可疑值，如果vdmax>g.s（x）時,說明對應vdmax的xi值，即為異常值，應剔除，否則，無異常值。
g?s（x）=1.67×0.0508=0.085
（g?s（x）=1.46×0.0189=0.028）
格拉布斯準則g值表（摘錄）
n 3 4 5 6 7 8 9
95% 1.15 1.46 1.67 1.82 1.94 2.03 2.11
99% 1.16 1.49 1.75 1.94 2.10 2.22 2.32
n 10 15 20 30 40 50 100
95% 2.18 2.41 2.56 2.74 2.87 2.96 3.21
99% 2.41 2.71 2.88 3.10 3.24 3.34 3.59
X1、X2、…Xn
X
Vd1、Vd2、…Vdn
S（x） 再檢驗
g（p,n） Vdmax
判斷異常值
無異常值 有異常值
結束 剔除
以上方法適用于所有的重復性和穩定性的計算中異常值的剔除
2、然后進行重復性計算；
3、再進行對測量標準不確定度影響的合理性判定。
八、測量標準穩定性
測量標準穩定性應具體說明試驗方法和試驗數據，并按GJB /J2749-96的要求進行。
九、測量標準不確定度驗證
十、結論
十一、附錄 |
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