一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置及方法

摘要

本发明公开了一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置，属于气体流量检测技术领域，包括示值采样器和显示器，其特征在于：还包括电连接的气体流量标准器、传感器、误差测定模块、检定信息模块、不确定度评定模块和数据缓存模块，示值采样器用于获取燃气表的示值，气体流量标准器用于获取参考值，误差测定模块用于示值误差的计算和判定示值误差是否合格，检定信息模块用于存储气体流量标准器的出厂参数、传感器的出厂参数、检定对象信息和检定方案信息，不确定度评定模块用于示值误差的不确定度评定。本发明通过示值误差和示值误差的扩展不确定度两个指标综合性判定燃气表是否合格，能够有效提高燃气表检定的准确度。

说明书

技术领域

本发明涉及到气体流量检测技术领域，尤其涉及一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置及方法。

背景技术

传统的燃气表的示值显示系统采用机械传输子系统和十进制机械计数器实现，机械计数器的滚轮可接受来自传输子系统输出轴所传输的使用气量信息，进行加操作，每使用一个单位量，滚轮计数加一，最终实现气量计量记录和存储。电子式燃气表的示值显示系统采用安装于机械显示系统的机电转换装置和电子计数器实现，是在机械显示和存储基础上增加或独立采用电子显示和存储方式进行计量记录和存储。

燃气表生产后需要对其性能进行检定，目前常采用负压法临界流文丘里喷嘴式燃气表检定装置，即标准装置测定燃气表的示值误差，将测得的示值误差与设定的最大允许误差对比判断燃气表是否合格。此方法的缺点是默认示值误差的不确定度是符合允许值的，仅通过示值误差判断燃气表是否合格，因此，准确度低。

公开号为CN202092737U，公告日为2011年12月28日的中国专利文献公开了一种实现自核查功能的标准表法气体流量标准装置，其特征在于，包括标准表系统、被检气体流量计、测量系统、管路系统、气源系统和控制系统；所述标准表系统采用气体涡轮流量计和临界流文丘里喷嘴两种类型的标准表，所述测量系统包括测量临界流文丘里喷嘴组件、气体涡轮标准表和被检流量计处的测温测压仪表，以及湿度计和计时器；所述管路系统包括气源管路、标准表管路和被检流量计管路；所述气源系统以大气为气源，采用风机或真空泵装置；所述的控制系统是以PC机为基本的控制系统；所述气源系统通过管路系统和标准表系统及被检气体流量计相连接，采用负压法，利用风机或泵抽气，在同一时间间隔内使气体连续通过标准表和被检气体流量计，通过测量系统测出两者的输出值，通过以PC机为基本的控制系统，完成所有的现场设备控制和数据采集，数据处理。

该专利文献公开的实现自核查功能的标准表法气体流量标准装置，能够实现装置自核查功能，通过并联使用，能够实现扩展整套装置的测量范围。但是，仍然是通过示值误差来判断燃气表是否合格，检定准确度较低。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置及方法，本发明通过评定装置对被测对象示值及对应的参考值进行测量，可获得每一流量点的示值误差，并对其不确定度进行评定，通过示值误差和示值误差的扩展不确定度两个指标综合性判定燃气表是否合格，能够有效提高燃气表检定的准确度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置，包括示值采样器和用于显示信息的显示器，其特征在于：还包括电连接的气体流量标准器、传感器、误差测定模块、检定信息模块、不确定度评定模块和数据缓存模块，所述示值采样器用于获取燃气表的示值，所述气体流量标准器用于获取参考值，所述传感器用于测量检测介质气流参数和试验环境参数，所述误差测定模块用于示值误差的计算和判定示值误差是否合格，所述检定信息模块用于存储气体流量标准器的出厂参数、传感器的出厂参数、检定对象信息和检定方案信息，所述不确定度评定模块用于示值误差的不确定度评定，所述数据缓存模块用于存储内部和外部的缓存数据。

所述示值采样器包括时间计量标准器、计数器和示值计算器，时间计量标准器用于采集记录采样信号持续时间，计数器用于采集记录个数，示值计算器用于示值计算。

所述传感器包括压力传感器、温度传感器、差压传感器、湿度传感器和晶振。

所述误差测定模块包括误差计算器和误差判定器，误差计算器运用测量数据计算示值误差；误差判定器接收示值误差，判定示值误差是否合格。

所述不确定度评定模块包括A类相对不确定度评定模块、B类相对不确定度评定模块、合成模块和计算模块，A类相对不确定度模块用于根据多次重复测量的示值误差计算修正系数的A类相对不确定度；B类相对不确定度评定模块用于根据检定信息模块中存储的证书信息提取各参数的扩展不确定度，并根据计算公式计算各参数的灵敏系数和修正系数的B类相对不确定度；合成模块用于根据修正系数的A类相对不确定度和修正系数的B类相对不确定度计算修正系数的扩展不确定度；计算模块用于根据计算模型将修正系数的扩展不确定度转换为示值误差的扩展不确定度。

一种燃气表示值误差不确定度评定方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、多次重复测量燃气表示值V

其中，V

其中，e为示值误差，V

b、通过式3计算出每次测量的修正系数；

其中，f

c、根据重复测量的次数，通过式4计算出修正系数的A类相对标准不确定度u

其中，u

d、根据检定信息模块中存储的证书信息提取各参数的扩展不确定度，除以包含因子k后得到各参数的相对标准不确定度u

其中，u

e、计算燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

f、根据标准值测量引入的B类相对标准不确定度u

g、结合修正系数的A类相对标准不确定度u

h、通过式10计算示值误差的扩展不确定度U；

U＝k·(1+e)u

其中，U为示值误差的扩展不确定度，k为包含因子，e为示值误差，u

所述步骤d中，灵敏系数C

其中，C

所述步骤e中，计算燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

当人工读数时，燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

当机械读数时，燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

所述步骤f中，修正系数的B类相对标准不确定度u

其中，u

所述步骤g中，相对合成标准不确定度u

其中，u

本发明应用于燃气表的检定原理如下：

在规定条件下，检测介质气源提供源源不断的气流，流经串联的燃气表和评定装置，然后由评定装置下游的检测介质排放口排出。

首先确定评定装置获取的标准值与燃气表的示值之间的关系，即示值误差的测定过程；通过内置的不确定度评定模块计算出修正系数的A类相对标准不确定度和B类相对标准不确定度；计算修正系数的相对合成标准不确定度；根据公式推导将修正系数的相对合成标准不确定度转换为示值误差的扩展不确定度；最后根据示值误差和示值误差的扩展不确定度对燃气表进行评价，得到检定结果。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

1、本发明，通过评定装置对被测对象示值及对应的参考值进行测量，可获得每一流量点的示值误差，并对其不确定度进行评定，通过示值误差和示值误差的扩展不确定度两个指标综合性判定燃气表是否合格，能够有效提高燃气表检定的准确度。

2、本发明，通过在评定装置内部内置不确定度评定模块，能够在检定过程中实现燃气表的不确定度自动评定，减少人工计算不确定度的工作量，减少成本。

3、本发明，使标准器生成燃气表示值误差的同时给出不确定度评定结果，综合性实现了燃气表的性能评价与检定，准确度更高。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

图1为本发明自动评定装置的结构框图；

图2为本发明不确定度评定方法的流程框图；

图中标记：1、示值采样器，2、显示器，3、气体流量标准器，4、传感器，5、误差测定模块，6、检定信息模块，7、不确定度评定模块，8、数据缓存模块，9、时间计量标准器，10、计数器，11、示值计算器，12、误差计算器，13、误差判定器，14、A类相对不确定度评定模块，15、B类相对不确定度评定模块，16、合成模块，17、计算模块。

具体实施方式

实施例1

参见图1，一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置，包括示值采样器1和用于显示信息的显示器2，还包括电连接的气体流量标准器3、传感器4、误差测定模块5、检定信息模块6、不确定度评定模块7和数据缓存模块8，所述示值采样器1用于获取燃气表的示值，所述气体流量标准器3用于获取参考值，所述传感器4用于测量检测介质气流参数和试验环境参数，所述误差测定模块5用于示值误差的计算和判定示值误差是否合格，所述检定信息模块6用于存储气体流量标准器3的出厂参数、传感器4的出厂参数、检定对象信息和检定方案信息，所述不确定度评定模块7用于示值误差的不确定度评定，所述数据缓存模块8用于存储内部和外部的缓存数据。

本实施例为最基本的实施方式，通过评定装置对被测对象示值及对应的参考值进行测量，可获得每一流量点的示值误差，并对其不确定度进行评定，通过示值误差和示值误差的扩展不确定度两个指标综合性判定燃气表是否合格，能够有效提高燃气表检定的准确度。

实施例2

参见图1，一种燃气表示值误差不确定度的自动评定装置，包括示值采样器1和用于显示信息的显示器2，还包括电连接的气体流量标准器3、传感器4、误差测定模块5、检定信息模块6、不确定度评定模块7和数据缓存模块8，所述示值采样器1用于获取燃气表的示值，所述气体流量标准器3用于获取参考值，所述传感器4用于测量检测介质气流参数和试验环境参数，所述误差测定模块5用于示值误差的计算和判定示值误差是否合格，所述检定信息模块6用于存储气体流量标准器3的出厂参数、传感器4的出厂参数、检定对象信息和检定方案信息，所述不确定度评定模块7用于示值误差的不确定度评定，所述数据缓存模块8用于存储内部和外部的缓存数据。

所述示值采样器1包括时间计量标准器9、计数器10和示值计算器11，时间计量标准器9用于采集记录采样信号持续时间，计数器10用于采集记录个数，示值计算器11用于示值计算。

所述传感器4包括压力传感器、温度传感器、差压传感器、湿度传感器和晶振。

所述误差测定模块5包括误差计算器12和误差判定器13，误差计算器12运用测量数据计算示值误差；误差判定器13接收示值误差，判定示值误差是否合格。

进一步的，所述不确定度评定模块7包括A类相对不确定度评定模块14、B类相对不确定度评定模块15、合成模块16和计算模块17，A类相对不确定度模块用于根据多次重复测量的示值误差计算修正系数的A类相对不确定度；B类相对不确定度评定模块15用于根据检定信息模块6中存储的证书信息提取各参数的扩展不确定度，并根据计算公式计算各参数的灵敏系数和修正系数的B类相对不确定度；合成模块16用于根据修正系数的A类相对不确定度和修正系数的B类相对不确定度计算修正系数的扩展不确定度；计算模块17用于根据计算模型将修正系数的扩展不确定度转换为示值误差的扩展不确定度。

本实施例为较佳实施方式，通过在评定装置内部内置不确定度评定模块7，能够在检定过程中实现燃气表的不确定度自动评定，减少人工计算不确定度的工作量，减少成本。

实施例3

参见图1和图2，一种燃气表示值误差不确定度评定方法，包括以下步骤：

a、多次重复测量燃气表示值V

其中，V

其中，e为示值误差，V

b、通过式3计算出每次测量的修正系数；

其中，f

c、根据重复测量的次数，通过式4计算出修正系数的A类相对标准不确定度u

其中，u

d、根据检定信息模块6中存储的证书信息提取各参数的扩展不确定度，除以包含因子k后得到各参数的相对标准不确定度u

其中，u

e、计算燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

f、根据标准值测量引入的B类相对标准不确定度u

g、结合修正系数的A类相对标准不确定度u

h、通过式10计算示值误差的扩展不确定度U；

U＝k·(1+e)u

其中，U为示值误差的扩展不确定度，k为包含因子，e为示值误差，u

所述步骤d中，灵敏系数C

其中，C

所述步骤e中，计算燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

当人工读数时，燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

当机械读数时，燃气表示值引入的B类相对标准不确定度u

所述步骤f中，修正系数的B类相对标准不确定度u

其中，u

所述步骤g中，相对合成标准不确定度u

其中，u

本实施例为最佳实施方式，采用本发明评定方法，使标准器生成燃气表示值误差的同时给出不确定度评定结果，综合性实现了燃气表的性能评价与检定，准确度更高。

本发明应用于燃气表的检定过程如下：

当示值误差的扩展不确定度U(k＝2)不大于相应流量范围的最大允许误差绝对值的三分之一，即U≤1/3·MPEV时，判定标准为：

|e|≤MPEV 判为合格

|e|＞MPEV 判为不合格

当示值误差的扩展不确定度U大于相应流量范围的最大允许误差绝对值的三分之一，即U＞1/3·MPEV时，

国内判定标准为：

|e|≤MPEV-U 判为合格

|e|≥MPEV+U 判为不合格

MPEV-U＜|e|＜MPEV+U 判为待定

国际判定标准为：

根据OIML R 137-1&2：2012《燃气表》11.1.2条的规定，在满足U≤MPEV的前提下可缩小最大允许误差，最大允许误差MPE收窄为MPE

e≤±(4/3·MPEV-U) 判为合格

e＞±(4/3·MPEV-U) 判为不合格。