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新型大气采样器校准方法研究及不确定度评定

王蕾 高峰 孟涛 张益男 裘雪玲

王蕾,高峰,孟涛,等. 新型大气采样器校准方法研究及不确定度评定[J]. 计量科学与技术,2021, 65(8): 46-50, 45 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9005
引用本文: 王蕾,高峰,孟涛,等. 新型大气采样器校准方法研究及不确定度评定[J]. 计量科学与技术,2021, 65(8): 46-50, 45 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9005
WANG Lei, GAO Feng, MENG Tao, ZHANG Yinan, QIU Xueling. Research on Calibration Method of New Air Sampler and Uncertainty Evaluation[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(8): 46-50, 45. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9005
Citation: WANG Lei, GAO Feng, MENG Tao, ZHANG Yinan, QIU Xueling. Research on Calibration Method of New Air Sampler and Uncertainty Evaluation[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(8): 46-50, 45. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9005

新型大气采样器校准方法研究及不确定度评定

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9005
基金项目: 工业互联网标识解析二级节点项目(能源行业应用服务平台TC190A3X8-3);国家重点研发计划(2019YFB2006601)
详细信息
    作者简介:

    王蕾(1984-),中国计量科学研究院工程师,研究方向:环保类采样器流量计量研究,邮箱:wlei@nim.ac.cn

    通讯作者:

    孟涛(1977-),中国计量科学研究院研究员,研究方向:液体及低压气流量体计量、水流量标准装置系统优化,邮箱:mengt@nim.ac.cn

Research on Calibration Method of New Air Sampler and Uncertainty Evaluation

  • 摘要: 大气采样器是开展环境监测工作的重要计量器具,近年来,流量直读类大气采样器应用越来越广泛。JJG956-2013《大气采样器》计量检定规程只针对标准器为皂膜式流量计,对被测表为转子流量计的大气采样器,流量直读类大气采样器并不适用。经研究发现,层流差压式质量流量计相比皂膜式流量计的优点更加突出,不但可以提高工作效率,而且可以实现自动检测甚至远程检测。本文对层流差压式质量流量计校准流量直读类大气采样器的方法进行了研究,得到此方法校准的工况流量和相对示值误差的数学模型,并对示值误差不确定度进行了详细的分析,相应给出了评定的实例,证明了该方法校准直读类大气采样器的可行性。
  • 图  1  空载状态下的校准流程图

    Figure  1.  Calibration flow chart in no-load state

    图  2  负载状态下的校准流程图

    Figure  2.  Calibration flow chart under load

    图  3  校准实验照片

    Figure  3.  Photo of calibration experiment

    表  1  不同方法公式对照表

    Table  1.   Comparison table of different formulas

    项目规程中的方法新方法
    标准器类型电子皂膜式流量计层流差压式流量计
    被校大气采样器类型转子流量计类流量直读类
    流量计算公式${Q_{ {\rm{smN} } } } = {Q_{\rm{s} } } \cdot \dfrac{ { {p_{\rm{s} } } }}{ { {T_{\rm{s} } } }} \cdot \sqrt {\dfrac{ { {T_{\rm{N} } }{T_{\rm{m} } } }}{ { {p_{\rm{N} } }{p_{\rm{m} } } } } }$${Q_{ {\rm{sm} } } } = {Q_{\rm{s} } } \cdot \dfrac{ { {p_{\rm{s} } } }}{ { {p_{\rm{m} } } }} \cdot \dfrac{ { {T_{\rm{m} } } }}{ { {T_{\rm{s} } } }}$
    相对示值误差公式$E = \dfrac{ { {Q_{ {\rm{mN} } } } } }{ { {Q_{\rm{s} } } }} \cdot \dfrac{ { {T_{\rm{s} } } }}{ { {p_{\rm{s} } } }} \cdot \sqrt {\dfrac{ { {p_{\rm{N} } } \cdot {p_{\rm{m} } } }}{ { {T_{\rm{N} } } \cdot {T_{\rm{m} } } } } } - 1$$E = \dfrac{ { {Q_{\rm{m} } } }}{ { {Q_{\rm{s} } } }} \cdot \dfrac{ { {p_{\rm{m} } } }}{ { {p_{\rm{s} } } }} \cdot \dfrac{ { {T_{\rm{s} } } }}{ { {T_{\rm{m} } } }} - 1$
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    表  2  校准实验选用仪器设备情况

    Table  2.   Selection of instruments and equipment for calibration experiments

    仪器名称型号用途技术参数
    层流差压式质量流量计20 W标准表Urel=1.05%(k=2)
    大气采样器C1500被校表直读型
    温度计608-H1测环境温度Urel=0.2 ℃(k=2)
    数字压力计MT210测环境压力满量程为130 kPa
    数字压力计ConST211测管路压力满量程为10 kPa
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    表  3  流量重复性标准不确定度测量结果

    Table  3.   Measurement results of the standard uncertainty of flow repeatability

    平均值L/min实验标准差 Sr %标准不确定度u (Sr) %
    0.9150.200.08
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    表  4  标准流量引入的不确定度分量ur(Qsm)一览表

    Table  4.   List of uncertainty components ur(Qsm) introduced by standard flow

    序号符号来源标准不确定
    u (Xi)
    灵敏系
    cr (xi)
    $\left| {{c_{\rm{r}}}({x_i})} \right| \cdot {u_{\rm{r}}}({x_i})$
    1${u_{\rm{r}}}({Q_{\rm{s}}})$上级标准
    工况流量
    0.53%10.53%
    2${u_{\rm{r}}}(T)$标准表与被
    校表温差
    0.10%10.10%
    3${u_{\rm{r}}}({p_{\rm{s}}})$标准表处
    压力测量
    0.004%10.004%(忽略)
    4${u_{\rm{r}}}({p_{\rm{m}}})$被校表处
    压力测量
    0.008%−10.008%(忽略)
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    表  5  总不确定度一览表

    Table  5.   List of the source of measurement uncertainty

    序号符号来源标准不确定度u (Xi)灵敏系数cr (xi)$\left| {{c_{\rm{r}}}({x_i})} \right| \cdot {u_{\rm{r}}}({x_i})$
    1$u({S_{\rm{r}}})$重复性0.08%10.08%
    2${u_{\rm{r}}}({Q_{\rm{y}}})$被校表
    分辨力
    0.032%10.032%
    3${u_{\rm{r}}}({Q_{{\rm{sm}}}})$标准流量0.54%−10.54%
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  • 网络出版日期:  2021-04-21
  • 刊出日期:  2021-08-01

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