灌裝機的不確定度分析

1、1、測量方法定容式液態(tài)物料灌裝機的容量檢定一般采用容量比較法進行，即用二等標(biāo)準(zhǔn)玻 璃量器通過檢定介質(zhì)對液態(tài)物料灌裝機的容量直接比較，經(jīng)過溫度修正確定其灌 裝容量。定重式灌裝機的檢定方法一般采用稱重法，通過質(zhì)量和密度的測量，依 據(jù)計算確定灌裝機的實際灌裝量。2、數(shù)學(xué)模型（1）定容式灌裝機V 二兩 +叫-20）+p（20 -1 ）+p（/ -1 ）+ V20 B 1 122 w 21 d式中：V20一 定容式液態(tài)物料灌裝機在20C。時的容量值（L ）VB 標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器在20C。時的容量值（L ）P 1 標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器的體脹系數(shù)（C-1）p 2 定容式液態(tài)物料灌裝機的體脹系數(shù)（C-1）p W 液體的體

2、脹系數(shù)（一般取0.0002C-1）11 標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器檢定時的測量溫度（C ）12 檢定定容式液態(tài)物料灌裝機時的測量溫度（C ）V殘留量（m L）a、方差和傳播系數(shù)i合成方差：U V )1 = c2 u(V )1 + c2 L(p )1 + c2 UG )1 + c2 U(p )1 + c2 UG )+ C2 L(|3 )1 + C2 u(V )1 -7 dii傳播系數(shù)取：p 1 = 9.9 x 10-6 ； p 2 = 50 x 10-6 ； t1 = 19.0C。； 12 = 24.0C。: VB = 5mL 得：c = 1 +p (t -20)+p (20-1 )+p (t -1 )= 1

3、.000790 11 122 w 21c2 = VB q - 20)=-5mL*。Cc3 = VB(31 -p )= 0.00095mL/C七=VB(p -P2)= 0.00075mL/。cc = V (/ t)= 25mL*。cc = 1iii測量5mL的灌裝機標(biāo)準(zhǔn)不確定度列于表4-5。表4-5標(biāo)準(zhǔn)不確定度 分量u x )i不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度 值 u x )i傳播系數(shù)c = dV / dxii合成標(biāo)準(zhǔn)不確定 度分量 c * u vx )u(V )B二等標(biāo)準(zhǔn)量器0.01mL1.000790ii0.009992u (p 1)二等量器體脹系數(shù)5.72x10-7-1-5mL*C2.86x10-

4、6u (t )1二等量器的水溫0.115C-0.00095mLC-i-0.000109u (p 2)灌裝機的體脹系數(shù)2.89x10-6-1-20mL*C-0.0000578u (t )2灌裝機的水溫0.115C0.00075mL/C8.62x10-5uG水的體脹系數(shù)1.15x10-5C-125mL*C2.88x10-4u(V )d殘留量0.0043mL10.0043u = 0.01090( mL)iv.分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對5mL的灌裝機在等精度下分別獨立測量6次數(shù)據(jù)如下表:表4-6次數(shù)123456容積值(mL)4.99604.99584.99554.99594.99584.9

5、962才X -xO =1，4=1_L = 0.000234(mL) n1 n 1u (x )= 0.0002346 = 0.000096( mL)B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量上一級標(biāo)準(zhǔn)量器引起不確定度分量二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器的擴展不確定度為：0.020mL，包含因子k=2,所以對于 5mL 的灌裝機：u(VB) = 0.020/2 = 0.01(mL)二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器的體脹系數(shù)引起的不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器的體脹系數(shù)的誤差為9.9x10-7/P，它服從均勻分布，所以 u(p 1)= 9.9 x 10一7 / 招=5.72 x 10-7 /C二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器的水溫測量引起的不確定度分量水溫測量誤差為：0.2

6、C，它服從均勻分布，所以u(t ) = 0.2 C / 容=0.115 C1灌裝機的體脹系數(shù)引起的不確定度分量灌裝機的體脹系數(shù)誤差50 x10-7/C，它服從均勻分布，所以u(p 2) = 50 x 10-7 / J3 = 2.89x 10-6/C灌裝機的水溫測量引起的不確定度分量水溫測量誤差為：0.2C，它服從均勻分布，所以u (t 2) = 0.2 C/拓=0.115 C水的體脹系數(shù)引起的不確定度分量水的體脹系數(shù)誤差為2x10-5/C，它服從均勻分布，所以u(p ) = 2 x 10-5/J3 = 1.155 x 10-5 /C殘留量引起的不確定度分量根據(jù)試驗，5mL灌裝機的殘留量引起的相

7、對誤差為0.0075 (mL)，所以u(匕)=0.0075/ * = 0.00433泓v .B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的合成u = f 2 uV )L + C2 lu(p )L + C2 u(t )1 + C2 L(P )1 + C2 LG )L + C2 L(P )L + C2 uV H2 2Vi合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u = %(0.010909)2 + G.000096=0.010910(mL)相對合成不確定度表示為：u = .010910 = 2.2 x 10 -3 c 5司定容式灌裝機的擴展不確定度取包含因子k = 2,定容式灌裝機的擴展不確定度為:U = 2.2x 10-3 x2 = 4.4x

8、10-3(k = 2)(2)定重式灌裝機因定重式灌裝機在常溫下進行檢定且灌裝量為重量單位，一些影響容量準(zhǔn)確 度的因素可以忽略不計，其灌裝量的基本公式為：、=11+P (20 -1)W式中：V20 標(biāo)準(zhǔn)溫度20C時灌裝的實際容量(mL)；M灌裝量的表觀質(zhì)量g ；P W C時的液體密度(g /cm3 )；P 灌裝機的體脹系數(shù)(/C)。t 檢定時液體的溫度C。i傳播系數(shù)U (V)1 = c 2 u(M)1 + c 2 U(p )2+c2 U(p)l + c 2 U(t.c12 W34取 M = 5 gp = 5 x 10 -5。c-1； pw = 0.999099g / cm 3; t = 15.0

9、。cc1 =av / dM =上1 +P (20 -1)c1 = 1.00115cm 3 / gPwc2 =av/apw = M 1+P(20-1) c2 = -5.010274/gw- 一 M- 一 Mc3 =dV / ap =(20 -1) Wc = 25.022545cm 3*。c3Mc = dV / dt = * P c = 0.000250cm3/。cWii標(biāo)準(zhǔn)不確定度列于表4-7。表4-7標(biāo)準(zhǔn)不角定度分量 u G )i不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u (x )i傳播系數(shù)c = av / ax.合成標(biāo)準(zhǔn) 不確定度分量 c x u (x ) (ml)u (M )秤的準(zhǔn)確度5.&10-41.

10、00155.8x 10-4u (p w )液體密度測量5.8x10-5-5.010274-2.9x10-4uG)灌裝機體脹系數(shù)2.9x1(H25.02257.3x10-5u (t)液體溫度貝量0.11550.000252.9x10-5u = 0.000653(mL)iii計算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度(a) A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對5mL的灌裝機在等精度下分別獨立測量6次數(shù)據(jù)如表4-8：表4-8次數(shù)123456容積值(mL)4.99604.99584.99554.99594.99584.9962號-x2Q = Y 4=1_L = 0.000234(mL) n-1 I n -1u (x )= 0.00023

11、4/ 寸6 = 0.000096(mL)(b) B類不確定度質(zhì)量測量引起不確定度分量質(zhì)量測量B類不確定度取決于電子秤的測量誤差，現(xiàn)使用電子秤的誤差為:土 1.0 X10 -3，它服從均勻分布，所以:u (M) = 1.0 X10-3 八 2 = 5.8 X10 -4液體密度測量引起不確定度分量密度測量裝置的誤差為土 1X10 -4 g/cm3，它服從均勻分布，所以：u(P ) = 1.0 X10-4/3 = 5.8 X10-5 g/cm3灌裝機的體脹系數(shù)引起不確定度分量灌裝機的體脹系數(shù)的誤差為土 50X10-7/C，它服從均勻分布，所以:u(p ) = 50 X10-7 / * = 2.9 X10-6 /C液體溫度測量引起不確定度分量液體溫度測量的誤差為0.2C，它服從均勻分布，所以:u(t) = 0.2/* = 0.1155 CB類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成lu (V)1 =c 2 u(M)L + c 2 lu(p )2 +