浮标式氧气吸入器计量标准技术报告

浮标式氧气吸入器计量技术 计量标准技术报告 浮标式氧气吸入器检定标准装置 计量标准名称 冯 豫 平 计量标准负责人 宜宾市计量测试所 建标单位名称(公章) 2011年4月 填写日期 目 录 一、 建立计量标准的目的…………………………………( 1 ) 二、 计量标准的工作原理及其组成………………………( 1 ) 三、 计量标准器及主要配套设备…………………………( 2 ) 四、 计量标准的主要技术指标……………………………( 3 ) 五、 环境条件………………………………………………( 3 ) 六、 计量标准的量值溯源和传递框图……………………( 4 ) 七、 计量标准的重复性试验………………………………( 5 ) 八、 计量标准的稳定性考核………………………………( 6 ) 九、 检定或校准结果的测量不确定度评定………………( 7 ) 十、 检定或校准结果的验证………………………………( 12 ) 十一、结 论…………………………………………………( 13 ) 十二、附加说明……………………………………………( 13 ) 一、建立计量标准的目的 为保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，维护社会经济秩序和公民、法人和其他组织的合法利益，特建立氧气吸入器标准装置，用于检定校准浮标式氧气吸入器。 二、计量标准的工作原理及其组成 将吸入器装于检定装置氧气输出口，用导管将检定装置氧气输入口与氧气瓶相连接，打开通往吸入器高压端的阀门。 本装置由0.4级精密压力表和1级流量计及管路等组成。 1 三、计量标准器及主要配套设备 不确定度 检定周 制造厂及 检定或 名称 型号 测量范围 或准确度等级 期或复 出厂编号 校准机构 或最大允许误差 校间隔 沈阳福润 德仪器制氧气吸入中国测试器流量检SH-18A (0-0.6)MPa ?2.5, 造有限公技术研究1年 验仪 院 司 1004506 沈阳福润 德仪器制中国测试(0-16)MPa ?0.4, 氧气吸入SH-18 造有限公技术研究1年 器检定仪 (0-0.6)MPa ?2.5, 计 院 司 量 0912404 标 准 器 宜宾市友16045 氧气瓶一925-05 / / 谊科贸公/ 个 司 宁波仪表(0—主厂 氧气减压0.25)MPa 要SH-8 ?2.5, 本所 半年 配阀一个 (3287) (0— 套2.5)MPa (0946 设 接头(因实备 际工作需/ / / / / / 要配置) 2 四、计量标准的主要技术指标 不确定度或准确度等级或最大允许误差:?0.4, ?2.5% 测量范围:(0—0.6)MPa (0—16)MPa 测量范围:(1-10)L/min 五、环境条件 序号 项目 要求 实际情况 结论 01 温度 (20?5)? (20?5)C 合格 2 湿度 / / / 3 4 5 3 六、计量标准的量值溯源和传递框图 上 一 级 标准名称:钟罩式气体流量标准装置 准确度等级:0.2级 计 溯源单位:中国测试技术研究院 量 器 具 标准流量计比较法 计量标准名称:氧气吸入器流量校验仪 测量范围:(0-0.6)MPa (0-16)MPa (0-10)L/min 本准确度级别:2.5级 0.4级 1级 单 位 计 量 器 具 直接测量法 计量器具名称:浮标式氧气吸入器 工测量范围: (0-0.25)MPa(0-2.5)MPa 作 (0-10)L/min 计 量准确度等级:2.5级 2.5级 4级 器 具 4 七、计量标准的测量重复性考核 选浮标式氧气吸入器一只，编号NO:2009-8-19号经检验合格。在计量标准器正常工 作的条件下，选择2MPa,流量为6 L/min检定点重复性测量10次，其测量值如下: 2测量值, X,,MPa, ,MPa, UiU,X-,MPa, Xi 序号 2(Xi)(L/min) , L/min , UU,X-, L/min , Xi -7 ?2.002 ?0.0006 ?3.6×101 -8?6.001 ?0.0002 ?4×10 -6 ?2.003 ?0.0016 ?2.56×102 -6?6.000 ?0.0012 ?1.44×10 -6 ?2.000 ?0.0014 ?1.96×103 -8?6.001 ?0.0002 ?4×10 -7?2.001 ?0.0004 ?1.6×10 4 -7?6.002 ?0.0008 ?6.4×10 -6?2.003 ?0.0016 ?2.56×10 5 -6?6.000 ?0.0012 ?1.44×10 -7 ?2.002 ?0.0006 ?3.6×106 -8?6.001 ?0.0002 ?4×10 -7?2.002 ?0.0006 ?3.6×10 7 -8?6.001 ?0.0002 ?4×10 -7?2.001 ?0.0004 ?1.6×10 8 -6?6.003 ?0.0018 ?3.24×10 -6?2.000 ?0.0014 ?1.96×10 9 -8?6.001 ?0.0002 ?4×10 -6?2.000 ?0.0014 ?1.96×10 10 -7?6.002 ?0.0008 ?6.4×10 ?2.0014 / / X ?6.0012 则S = MPa 该标准器最大误差为:0.003 MPa S= L/min 该标准器最大误差为:0.003L/min 5 10 10 2 ()XX, 2 ,-5i ()XX, ,-6i1.2410， -3 1 10 ,，1.17107.6，, 1 -4 ,， 9.1910 ,110-1n , , 110-1 n 八、计量标准的稳定性考核 使用测量范围为(0-0.6)Mpa(1-10)(L/min)、型号:(SH-18A)编号:1004506的氧气吸入器检定仪对宜宾市第二人民医院的一只精度等级为2.5级、量程范围为(0,0.25)MPa、(1-10)L/min编号为(32-4-115)的氧气吸入器在使用相同的测量程序条件下对0.1MPa,5 L/min一点，每隔一个月测量一次，每年进行10次测量，其测试结果见下表: 考核时间 2010年082010年092010年102010年112010年12 测量值 月18日 月18日 月18日 月18日 月18日 测量次数 (0—0.6)MPa、(0-16) Mpa 、(1-10)(L/min)、编号为092404 核查标准 的氧气吸入器检定仪 0.150 0.150 0.150 0.150 0.150 1 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 0.151 0.151 0.151 0.151 0.151 2 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 3 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 0.150 0.150 0.150 0.150 0.150 4 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 0.151 0.151 0.151 0.151 0.151 5 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 0.151 0.151 0.151 0.151 0.151 6 1.52 1.52 1.52 1.52 1.52 0.150 0.150 0.150 0.150 0.150 7 1.52 1.52 1.52 1.52 1.52 0.152 0.15 0.152 0.152 0.152 8 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 0.151 0.151 0.151 0.151 0.151 9 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 10 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 0.1510 0.1510 0.1510 0.1510 0.1510 y 1.508 1.508 1.508 1.508 1.508 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 yy变化量|- | i i-1 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 允许变化量 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 结论 合格 合格 合格 合格 合格 6 试验人员 卓英华 卓英华 卓英华 卓英华 卓英华 九、测量不确定度评定 氧气吸入器主要由氧气压力表和浮子流量计组成～下面分别对氧气压力表和浮子流量计测量结果的不确定度进行评定。 A、氧气压力表示值误差测量结果的不确定度评定 ,一,测量过程简述 (1)测量依据:JJG913—1996《浮标式氧气吸入器检定规程》。 (2)环境条件:温度,20?5,?～相对湿度小于85%～等温2h以上。 (3)测量标准:标准器为0 .4级精密氧气表～允许示值误差?0.4%。 (4)被测对象:准确度为2.5级氧气～测量范围,0，25,MPa。 (5)测量:通过升压和降压两个循环～将被测压力表在各检定点与标准器比较～逐点读取被测压力表示值～被测压力表示值与精密压力表压力值之差值为该压力表的示值误差。 (6)评定结果的使用:符合上述条件的测量结果～一般可参照使用本不确定度的评定方法。 ,二,模型 δ=P,P被标 式中:δ—氧气压力表的示值误差, P—被测氧气压力表示值, 被 P—标准器产生的压力值。 标 ,三,各输入量的标准不确定度分量的评定 1、输入量P的标准不确定度u(P)的评定 被被 输入量 P的标准不确定度的来源主要是被测压力表的测量重复性～可以通过连续测量被 得到测量列～用A类方法进行评定。对一块,0，25,MPa～2.5级压力表在5MPa点作10次等精度重复性测量～所得数据如表3,2,37所示 表3,2,37重复性测量数列 次数n 1 2 3 4 5 实测值,MPa, 5.0 5.2 5.2 5.2 5.2 次数n 6 7 8 9 10 实测值,MPa, 5.0 5.0 5.2 5.2 5.2 其平均值为:=5.14MPa p 单次实验标准差s(服从t分布)为: 102(Pi,，,P-2i,1S==9.7×10MPa 10,1 7 8 测量不确定评定(续1) 任意选取3块同类型压力表在每块5MPa～10MPa～15MPa处连续测量10次共得9组测量 列～分别按上述计算得到单次实验标准差～如表3,2,38的所示。 表3,2,38 9组实验标准差计算结果 压力值 2 4 6 实验标=9.7×S=11.8=12.5SS147-2-2-2准差S10 ×10 ×10 j (MPa) =13×SS=12.2=12.4S825-2-2-2×10 ×10 10 S=13×=12.5=12.6SS369-2-2-210 ×10 ×10 912s合并样本标准差:S==0.12MPa p,j9j,1 实际测量情况为在重复性测量条件下测量2次～以2次测量算术平均值为测量结果～则 可得到标准不确定度。 spu(P)==0.86MPa 被 2 自由度: v(P)=9×(10-1)=81 被 2、输入量P的标准不确定度u(P)的评定 标标 输入量P的标准不确定度的来源主要是标准器精密压力表的不确定度～上限点25MPa标 时误差最大～最大允许误差为?P=?0.4%×2.5MPa=?0.1MPa～在区间内属于均匀分布～包 3含因子k=,区间半宽a=0.1MPa～标准不确定度为: aU(P)==0.058MPa 标k ,u(P)标估计=0.1～故自由度v(P)=50 标u(P)标 ,四,合成标准不确定度及扩展不确定的评定 1、灵敏系数 数学模型:δ=P-P 被标 灵敏系数:Cp==1 Cp==-1 ,,/,p被,,/,p标被标 2、各不确定度分量汇总及计算表 表3,2,39不确定度分量汇总及计算表 标准|标准不确自不确 不确定度灵敏C|U ii定度 由度 定度来源 系数 ((MPa) V i分量 MPa) 测量重复U(P0.086 1 081 性 ) .086 被 精密压力U(P0.058 -1 050 表 ) .058 标9 测量不确定评定(续2) 3、合成标准不确定度Uc的计算 22Uc==0.10MPa [Cpu(P)]，[CPu(P)]被被标标 4、合成标准不确定度的有效自由度V eff 4UcV==11.9 取V=100 effeff4Uc,v 5、扩展不确定度的评定 取置信概率95%～有效自由度100～查t分布表得k=(100)=1.984～于是扩展不确定度 95 为: U=k×U=0.20MPa 9595c ,五,测量不确定度的报告 本装置测量氧气吸入器2.5级氧气压力表5MPa点测量扩展不确定度为: U=0.20MPa V=100 95eff B.氧气吸入器浮子流量计示值误差测量结果的不确定度评定 ,一,测量过程 ,1,测量依据:JJG913-1996《浮标式氧气吸入器检定规程》。 ,2,环境条件:温度,20?5,?～相对湿度小于85%～等温2h以上。 ,3,测量标准:标准器为1级浮子流量计～允许示值误差?1%。 ,4,被量方法:准确度为4级浮子流量计～测量范围,0，10,L/min。 ,5,测量方法:将被测流量计在1L/min～5L/min,10L/min3个检定点与标准器比较～逐点读取被测示值～被测流量计示值与标准流量计示值之差值为该流量的示值误差。 ,6,评定结果的使用:符合上述条件的测量结果～一般可参照使用本不确定度的评定方法。 ,二,数学模型 δ=L,L 被标 式中:δ——被测流量计示值误差, δ=L——被测流量计示值, 被 L——被测流器产生的流量值。 标 ,三,各输入量的标准不确定度分量的评定 1、输入量L的标准不确定度U(L)的评定 被被 输入量L的标准不确定度的来源主要是被测流量计的测量重复性～可以通过连续测量被 得到测量列～用A类方法进行评定。对一块,0，10,L/min～4级流量计在5L/min点作10次等精度重复性测量～所得数据如表3,2,40表示。 表3,2,40 重复测量数列 10 11 测量不确定评定(续3) 次数n 1 2 3 4 5 实测值(L/min) 5.0 5.2 5.2 5.2 5.2 次数n 6 7 8 9 10 实测值(L/min) 5.0 5.0 5.2 5.2 5.2 其平均值为=?L/n=5.14L/min 被L被 单次实验标准差s,服从t分布,为: 102(,，Pi,P-2i,1S==9.7×10L/min 流量n,1 任意选取3块同类型流量计在1L/min,5L/min,10L/min连续测量10次共得9组测量列～ 分别按上述计算得到单次实验标准差～如表3,2,41的所示。 表3,2,41 9组实验标准差计算结果 压力值 2 4 6 实验标S=9.7S=9.7S=9.6147-2-2-2准差S×10 ×10 ×10 j (L/min) S=9.7=9.8=9.8SS258-2-2-2×10 ×10 ×10 S=9.6S=9.7S=9.7369-2-2-2×10 ×10 ×10 912s合并样本标准差:S==0.097L/min p,j9j,1 实际测量情况为在重复性测量条件下测量2次～以2次测量算术平均值为测量结果～则 可得到 标准不确定度: spu(L)==0.069 L/min 被 2 自由度: v(L)=9×(10-1)=81 被 2、输入量L的标准不确定度u(L)的评定 标标 输入量L的标准不确定度的来源主要是标准器流量计的不确定度～标准流量的最大允标 3许误差?L=?10 L/min×1%=?0.1 L/min～在区间内属于均匀分布～包含因子k=,区间半 宽a=0.1 L/min～标准不确定度为: 12 测量不确定评定(续4) aU(L)==0.058 L/min 标k ,u(L)标估计=0.1～故自由度v(L)=50 标u(L)标 ,四,合成标准不确定度及扩展不确定的评定 1、灵敏系数 数学模型:δ=L-L 被标 ,,/,L标灵敏系数:C==1 CL==-1 ,,/,p被L被标 2、各不确定度分量汇总及计算表 表3,2,42不确定度分量汇总及计算表 标准|标准不确自不确 不确定度灵敏C|U ii定度 由度 定度来源 系数 ((MPa) V i分量 MPa) U(L测量重复0.069 1 081 ) 性 .069 被 U(L标准流量0.1 -1 050 ) 计 .1 标 3、合成标准不确定度Uc的计算 22Uc==0.10 L/min [CLu(L)]，[CLu(L)]被被标标4、合成标准不确定度的有效自由度V eff 4UcV==90.9 eff4Uc,v 取有效自由度V=50～对最终结果不会有太大影响。 eff 5、扩展不确定度的评定 取置信概率P=95%～有效自由度V=50～查t分布表得t=(50)=2.01～于是扩展不确定eff95 度为: U=k×U=0.20 L/min 9595c ,五,测量不确定度的报告 本装置测量氧气吸入器浮子流量计5 L/min 点测量扩展不确定度为: U=0.24 L/min V=50 95eff 13 十、检定或校准结果的验证 找来(4台)量程为(0,0.6)MPa(0,10)L/min，稳定的氧气吸入器流量检定仪与被考核的量程为(0,0.6)MPa(0,10)L/min的氧气吸入器流量检定仪，在使用相同的测量程序的情况下，每台氧气吸入器流量检定仪对同一支量程为(0-0.25)MPa(0-10)L/min的氧气吸入器的(0.15 MPa)(5L/min)点分别进行5次测量，其测量结果的示值差的平均值分别如下: 4台氧气吸入器流量检定仪标称值 示值差的平均值 测量结果的示值差的平均值序号 (MPa) L(%) i(L/min) (%) L 1(被考核的氧气吸入0.15 +0.44 器流量检定仪) 5 0.15 2 +0.35 5 +0.4525 0.15 3 +0.50 5 0.15 4 +0.52 5 1、被考核的氧气吸入器流量检定仪的扩展不确定度为:U=2.4% 2、被考核的氧气吸入器流量检定仪的测量结果:L=+0.44% i L 3、4台氧气吸入器流量检定仪的测量结果的示值差的平均值:=+0.4525% L 4、,L1 - ,=,0.44-0.4525,=0.0125% 3U=%=1.3416% 4 3U因为L,L,;所以被考核计量标准氧气吸入器流量检定仪的测量不确定度得到验14 证。 14 0.752.4， 十一、结论 根据以上技术分析，所建立的浮标式氧气吸入器计量标准装置符合国家计量检定系统表和国家计量检定规程JJG913—96《浮标式氧气吸入器》的要求。 十二、附加说明 15 1、 JJG913—96《浮标式氧气吸入器》检定规程; 2、《浮标式氧气吸入器》作业指导; 16