加油机示值误差的测量不确定度评定及改进
（1、北京市朝阳区计量检测所 北京 100124；2、海兴县顺达计量仪器厂 河北海兴061200）
摘要：双层构造内加保温层的二等标准量器，采用磁致伸缩液位计、不锈钢微型碟阀、锥体自动辊压机压制锥体、双层构造内加保温层等先进技术。采用双层构造内加保温层二等标准量器检定加油机可以有效的减小标准量器、环境温度等引入的不确定度，提高加油机检定的测量能力，其检定加油机的不确定度可达到Urel=0.04%，(k=2)。
关键词：保温；金属量器；测量不确定度评定；改进
一、概述
1.测量依据：JJG443-2015《燃油加油机》计量检定规程。
2.测量方法：
在规定的测量环境条件下，以标准量器作为燃油加油机检定的标准装置，采用容积比较法，在规定的流量范围内将被检介质注入标准量器，将加油机显示的体积值与标准量器的计算值相比较，从而得到加油机的示值误差。
3.测量用标准器：
双层构造内加保温层二等标准量器，最大允许误差为± 0.025%。
4.辅助设备
⑴.温度计，测量范围为-10℃～100℃，最小分度值为0.1℃；
⑵.秒表，分度值为0.01s。
5.环境条件：
⑴.温度：-25℃～＋55℃；⑵.相对湿度：≤95%；⑶.大气压力：86kPa～106kPa。
二、测量模型
依据国家计量检定规程JJG443－2015《燃油加油机》，用50L二等标准金属量器（MPE:±2. 5×10-4）检定加油机，标准金属量器测得的加油机在试验温度tJ下的实际体积量VB的计算公式如下：
VB(t)=VB[1+βy(tJ－tB)+βB(tB－20)] (1)体积量示值误差ΔV按下式计算：ΔV=VJ－VB(t) (2)式中：VB(t)—标准金属量器在tJ℃下给出的实际体积值，L；
VB—标准金属量器在20℃下标准容积，L；
βB,βy—分别为标准量器材质和检定介质油的体膨胀系数，℃-1；
tJ，tB—分别为加油机内输出的油温和标准量器内的油温，℃；
VJ—加油机在tJ℃下指示的体积值，L。
三、方差和灵敏系数
依据公式（1）、（2），方差和传递公式如下：
式中灵敏系数：
四、标准器不确定度分量的评定
1.加油机在tJ℃下体积值的标准不确定度u(VJ)
加油机在tJ℃下体积值的标准不确定度u(VJ)的分量u1 (VJ)，主要由重复性不确定度分量引入。
根据检定规程，在同一流量点下重复测量3次，其测量结果分别为：50.076L、50.070L、50.074L，其测量重复性采用极差法计算：
因采用3次测量结果的平均值作为测量结果，所以：
加油机在tJ℃下体积值的标准不确定度u(VJ)的分量u2 (VJ)，主要由分辨力引入，加油机分辨力为0.01L，u2(VJ)=0. 29δx=0.0029L。
故：
2.标准量器在20℃下标准容积的不确定度u(VB)为了减小标准量器引入的不确定度u(VB)，双层构造内加保温层二等标准量器在设计、制造上采用以下先进技术：
⑴.磁致伸缩液位计，分辨率0.01mm，测量高度500mm，浮球直径15mm。可以控制液位精度并减小摩擦阻力。
⑵.采用不锈钢微型碟阀，阀门无存液。采用广式球阀，如50L广式球阀，滴液时间2min，标准量器残液35ml。而采用50L微型蝶阀，滴液时间2min，残液小于1ml。可有效地减小标准量器残液引入的不确定度。
⑶.阀门万次实验无渗漏，且接口采用快速接头，方便且不影响量器准确度。
⑷.减少量器挂壁量，采用锥体自动辊压机，生产的量器锥形平整无凹凸，有效控制了锥体角度与平度，避免量器“藏污纳垢”，有效减少了量器挂壁量，保证了量器的准确度。
⑸.标准量器的时效控制，消除了内应力，防止量器使用中的形变，保证了量器的准确度。
由此可知，标准量器引入的不确定度u(VB)主要考虑其MPE即可，其他影响可以忽略，根据二等标准量器的检定证书，MPE=±0.025%，均匀分布，√3，因此：
3.油品的体膨胀系数的不确定度u(βY)
柴油体积膨胀系数βy=9×10-4℃-1，界限±9×10-5℃-1，均匀分布，√3,其标准不确定度：
4.标准量器的体膨胀系数的不确定度
标准量器的体膨胀系数βB=50×10-6℃-1，界限±5× 10-6℃-1，均匀分布，√3，其标准不确定度：
5.加油机内流量计输出的油温的标准不确定度u(tJ)
双层构造内加保温层二等标准量器在加油枪出口处、标准金属量器主体上分别安装了油温传感器进行温度测量，其分辨率0.01℃，探头直径2mm（优于国家标准3mm及美国标准2.5mm），反应时间＜10s，减小了温度测量引入的不确定度。
因此，根据油温传感器校准证书，其扩展不确定度为U=0.1℃，k=2。
则其标准不确定度u(tJ)=0.05(℃)。
6.标准量器内的油温的标准不确定度u(tB)
标准金属量器采用双层真空保温（双层构造内加保温层），控制20min内量器内油温变化＜0.2℃，确保油温不受环境温度的影响，减小了环境温度引入的不确定度。
因此，根据油温传感器校准证书，其扩展不确定度为U=0.1℃，k=2。
则其标准不确定度u(tJ) =0.05(℃)。7.灵敏系数计算检定介质为柴油（βy=9×10-4℃-1）,标准量器材质为不锈钢(βB=50×10-6℃-1)，tJ=20. 5℃，tB=20. 6℃。
8.不确定度分量表
9.合成标准不确定度
根据上表计算可知，合成标准不确定度：
10.扩展不确定度
取k=2，扩展不确定度：U(ΔV)=ku(ΔV)=2×0.0086≈0.017(L)。加油机示值误差的相对扩展不确定度Urel为：
取Urel=0.04%，k=2。11.不确定度报告加油机示值误差的相对扩展不确定度Urel=0.04%，k=2。
五.结论
采用二等标准量器（双层构造内加保温层的检定加油机用）检定加油机的不确定度为Urel=0.04%，k=2，而采用普通量器检定加油机的不确定度一般为Urel=（0.06～0.08）%，k=2。采用双层构造内加保温层二等标准量器，检定加油机可以有效的减小标准量器、环境温度等引入的不确定度，提高加油机检定的测量能力。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局.JJG443—2015《燃油加油机》检定规程.北京：中国质检出版社，2015
[2]国家质量监督检验检疫总局. JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》技术规范.北京：中国质检出版社，2012