JJF1719-2018铁路罐车和罐式集装箱容积三维激光扫描仪校准的测量不确定度评定

计量检测数据

1、测量模型

本次校准的示值误差模型为:

$$\Delta V=V_{20}-V_{S}$$

(1)

参数

说明

$\Delta V$

容积示值误差，L

$V_{20}$

依据容积测得值换算至标准温度下的容积值，L

$V_{S}$

标准温度下的容积参考值，L

公式（1）中$V{20}$为:

$$V_{20} =V_{t}\left [ 1+\beta \left ( 20-t \right ) \right ]$$

(2)

参数

说明

$V_{20}$

依据容积测得值换算至标准温度下的容积值，L

$V_{t}$

扫描测量温度时的容积，L

$\beta$

罐体的体膨胀系数，$_{}^{o}C^{-1}$

$t$

罐壁温度（取环境温度），$_{}^{o}C$

公式（1）中$V_{S}$为:

$$ V_{S}=\sum_{i=1}^{n}V_{Bi}\left [ 1+\beta_{1}\left ( t_{1i}-20 \right ) +\beta_{2}\left ( 20-t_{2i} \right )+\beta_{W}\left ( t_{2i} -t_{1i} \right )\right]$$

(3)

参数

说明

$V_{S}$

标准温度下的容积参考值，L

$V_{Bi}$

第$i$次注水，所用标准金属量器20$_{}^{o}\textrm{C}$时的实际容积，L

$t_{1i}$

第$i$次注水，所用标准金属量器中水温，$_{}^{o}\textrm{C}$

$t_{2i}$

第$i$次注水，检测灌中水温，$_{}^{o}\textrm{C}$

$\beta_{1}$

标准金属量器体膨胀系数，$_{}^{o}C^{-1}$

$\beta_{2}$

检测罐的罐体体膨胀系数，$_{}^{o}C^{-1}$

$\beta_{W}$

水体体膨胀系数，$_{}^{o}C^{-1}$

2、不确定度来源与分析

2.1扫描仪容积测得值$V_{20}$引入的标准不确定度分量$u(V_{20})$

2.1.1容积测量重复性引入的标准不确定度分量$u(V_{1r})$

用被校扫描仪，在校准容积 L、校准高度 mm处，对标准检测罐重复扫描6次，容积测得值的实验标准偏差（极差法）为：

表1：被校扫描仪容积测得值表

2.1.2环境温度测量引入的标准不确定度分量$u(V_{1t})$

校准时，环境温度（取与标准温度差异最大的值）为 $_{}^{o}\textrm{C}$，温度测量的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ ，取均匀分布，则：

$u_{1t}=$$_{}^{o}\textrm{C}$

2.1.3检测罐体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u(V_{1\beta})$

检测罐体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$ ，取均匀分布，则：

$u_{1\beta}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$

2.2标准温度下的容积参考值$V_{S}$引入的标准不确定度分量$u(V_{S})$

2.2.1液位测量重复性引入的标准不确定度分量$u_{2k})$

在检测罐注水 L处，液位的容积差小于L/mm 待液面稳定，测量6次，高度测得值（mm）的实验标准偏差（极差法）为：

表2：液位的测得值表

2.2.2标准金属量器容积测量引入的标准不确定度分量$u_{2d}$

标准金属量器容积的相对扩展不确定度为，包含因子$k=$，，服从正态分布，则：

$u_{2d}=$$L$

2.2.3标准金属量器体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u_{2e}$

标准金属量器体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，取均匀分布，则：

$u_{2e}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$

2.2.4检测罐体膨胀系数测量引入的标准不确定度分量$u_{2f}$

检测罐体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，取均匀分布，则：

$u_{2f}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$

2.2.5水体膨胀系数引入的标准不确定度分量$u_{2g}$

水体膨胀系数为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，最大误差为 $_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$，取均匀分布，则：

$u_{2g}=$$_{}^{o}\textrm{C}^{-1}$

2.2.6标准金属量器内水温测量引入的标准不确定度分量$u_{2h}$

标准金属量器内水温测量（包括温度场的不均匀性）的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$，取均匀分布，则：

$u_{2h}=$$_{}^{o}\textrm{C}$

2.2.7检测罐内水温测量引入的标准不确定度分量$u_{2i}$

标准金属量器内水温与检测罐内水温相差不超过$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ 。检测罐内水温测量的最大误差为$\pm$ $_{}^{o}\textrm{C}$ ，取均匀分布，则：

$u_{2i}=$$_{}^{o}\textrm{C}$

2.2.8磁致伸缩液位计修正值的不确定度引入的标准不确定度分量$u_{2j}$

在标记容积附近，磁致伸缩液位计修正使用，修正值的扩展不确定度$U\leqslant$ $mm$，包含因子$k=$ ，服从正态分布，则：

$u_{2j}=$$_{}^{o}\textrm{C}$

3、不确定度分量表

表3：标准不确定度分量表

不确定度来源	标准不确定度$$u_{i}$$	灵敏度系数$$\left \|c_{i} \right \|$$	$$c_{i} \cdot u_{i}/L$$
环境温度测量	$u_{1t}$	$\left \|c_{11} \right \|$
检测罐体膨胀系数	$u_{1\beta}$	$\left \|c_{12} \right \|$
容积测量重复性	$u_{1r}$	$\left \|c_{13} \right \|$
标准金属量器	$u_{2d}$	$\left \|c_{21} \right \|$
标准金属量器体膨胀系数	$u_{2e}$	$\left \|c_{22} \right \|$
检测罐体膨胀系数	$u_{2f}$	$\left \|c_{23} \right \|$
水体膨胀系数	$u_{2g}$	$\left \|c_{24} \right \|$
标准金属量器内水温测量	$u_{2h}$	$\left \|c_{25} \right \|$
检测罐内水温测量	$u_{2i}$	$\left \|c_{26} \right \|$
磁致伸缩液位	$u_{2j}$	$\left \|c_{27} \right \|$
液位测量重复性	$u_{2k}$	$\left \|c_{28} \right \|$

GUM法蒙特卡洛法

4、合成不确定度

5、扩展不确定度

容积测得值$V_{t}$

平均值$\overline{V_{t}}$

不确定度分量$u_{1r}$