氧弹热量计热值误差测量不确定度评定

　　0 引言

　　热量计是用于测定固体、液体燃料热值的计量仪器。其工作原理是: 一定量的燃烧热标准物质苯甲酸在热量计的氧弹内燃烧，放出热量使整个量热体系( 包括内筒、内筒中的水或其它介质、氧弹、搅拌器、温度计等) 由初态温度 TA到末态温度 TB，然后将一定量的被测物质再与上述相同条件进行燃烧测定。由于使用的热量计相同，而且量热体系温度变化又一致，因而可以得到被测物质的量值。

　　1 测量方法

　　依据 JJG672 -2001《氧弹热量计》，在环境温度( 15 ～28) ℃，温度波动不大于 ±0. 5℃，相对湿度 <85% ，电源电压( 220 ± 22) V，使用标准物质苯甲酸对自动热量计进行测量。测量方法是称取苯甲酸标准物质1g 的5 份，1. 3g、0. 7g 各一份，按规程规定用5 份 1g 的标准物质进行热容量重复性测量，用 1.3g、0. 7g 的进行热值测量，将测量结果与标准物质　　的标准证书值比较得到热值误差。

　　2 数学模型

　　式( 1) ～ 式( 4) 中，ΔX 为热值误差，%; X 为热值的算术平均值，%; X0为标准值，%; X1为苯甲酸质量为 0. 7g 时测量得到的热值; X2为苯甲酸质量为 1. 3g 时测量得到的热值。X 为氧弹热量计测量得到的热值; E 为氧弹热量计的热容量平均值; Δt为氧弹热量计的弹筒温升; m 为苯甲酸的质量; E 为氧弹热量计的热容量; m1为测量热容量时苯甲酸的质量，一般为 1g 左右; Δt1为测量热容量时的弹筒温升; m3为测量热值时苯甲酸的质量，一般为 0. 7g 左右; Δt2为测量 0. 7g 苯甲酸热值时的弹筒温升; m3为测量热值时苯甲酸的质量，一般为 1. 3g 左右; Δt3为测量 1. 3g 苯甲酸热值时的弹筒温升。

　　由式( 1) ～ 式( 4) 得

　　式( 5) 即为本次评定的数学模型。

　　灵敏系数

　　在检定中得到1.0g 左右的苯甲酸的燃烧时引起弹筒温升 Δt1= 2. 43K，0. 7g 左右的苯甲酸的燃烧时引起弹筒温升 Δt2= 1. 70K，1. 3g 左右的苯甲酸的燃烧时引起弹筒温升 Δt3= 3. 16K，则计算得 c = 0，c2=26461J / g2，c3= - 10889. 4J / gK，c4= 7778. 1J / gK，c5=- 18889. 6J / g2，c6= 4188. 2J / gK，c7= - 10180J / g2。

　　3 测量不确定度来源及评估

　　在热量计的检定中，影响示值测量不确定度的因素有:

　　1) 计量标准器的不确定度;

　　2) 测量方法的不确定度;

　　3) 环境条件的影响;

　　4) 人员操作的影响;

　　5) 被检仪器的变动性。

　　由于采用直接比较法进行检定，测量方法的不确定度可以忽略。人员操作、读数、环境影响和被检仪器的变动性影响体现在测量重复性中。因此，热量计的测量不确定度主要是计量标准器和测量的重复性两项。