Đánh giá độ không đảm bảo đo của
Chuẩn đầu lu lợng nớc ở Việt nam
Nguyễn Hồng Thái, Viện Đo lờng Việt Nam
Phan Nguyên Di, Học viện KTQS
Mở đầu
Hiện nay ở Việt nam có rất nhiều lu lợng kế có các cấp chính xác từ 0,2 5 đợc
đa vào sử dụng để đo lu lợng chất lỏng trong đờng ống dẫn kín. Việc tiến hành hiệu
chuẩn, kiểm tra và kiểm định các lu lợng kế này trớc khi đa vào sử dụng cũng nh
định kỳ là cần thiết. Từ trớc tới nay chúng ta cha xây dựng đợc hệ thống đo lu lợng
chuẩn để có thể tiến hành thử nghiệm các lu lợng kế nói trên, do đó việc xây dựng một
hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc là cần thiết và cấp bách. Nhng để có cơ sở chứng minh
đợc tính khả thi của hệ thống cần phải ớc lợng đợc độ không đảm bảo đo của toàn bộ
hệ thống và từ đó xác định đợc cấp chính xác cũng nh yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm
việc của các thiết bị đo cần phải đợc trang bị.
1. Mô tả hệ thống :
Hình 1 là sơ đồ của một hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc.
Nguồn lu lợng chuẩn có phạm vi lu lợng từ 1 - 200 m
3
/h đợc tạo ra từ bể tràn
đặt trên một độ cao khoảng 30m nh sau : Cụm 02 máy bơm nớc (1) có bơm nớc từ bể
chứa (14) qua đờng ống dẫn nớc (2) lên bể tràn (3) nhằm tạo ra một cột áp cố định.
Lợng nớc đợc bơm lên luôn đợc đảm bảo lớn hơn lu lợng cần đo ( có các lu lợng
kế kiểm tra lu lợng bơm lên của tổ bơm và điều khiển tự động các van hồi lu). Trong bể
tràn nớc chảy qua một hệ thống nắn dòng đặc biệt để không tạo ra những xoáy cục bộ
trong bể và mặt nớc trên bể luôn đợc giữ ổn định, do đó áp suất ban đầu của dòng chảy
xuống không bị thay đổi [1].
Lợng nớc thừa sẽ tràn qua lỡi tràn (4) vào bể tràn (12) để thoát theo ống dẫn
(13) xuống bể chứa (14), một vách ngăn và lới tách khí đợc bố trí giữa đờng lên và
đờng về của nớc để tránh tạo bọt trong đờng hút của máy bơm và đồng thời là cân bằng
nhiệt độ trong bể.


1. Bơm nớc ; 2. ống dẫn nớc lên; 3. Bể tràn ; 4. Lỡi tràn; 5. ống dẫn nớc xuống; 6.
Nắn dòng tiêu chuẩn; 7. Lu lợng kế chuẩn ; 8. Lu lợng kế cần hiệu chuẩn; 9. Máng
lật; 10. Bình chuẩn; 11. Đờng xả từ bình chuẩn và máng lật về bể nguồn; 13. ống dẫn
nớc từ bể tràn về bể nguồn; 14. Bể nguồn
Ngoài ra, tại thân các bình chuẩn, trên toàn bộ đoạn đo, tại các vị trí lắp lu lợng
kế chuẩn và lu lợng kế đợc hiệu chuẩn hay kiểm định, đều đợc gắn các cảm biến nhiệt
độ có sai số <0,2
0
C để theo dõi và thu thập các tham số về nhiệt độ dùng cho việc tính toán
lu lợng chuẩn.
11

3
4
5
6
8 7
14

10
9
1

2

13
H
ình 1. Sơ đồ tổng thể hệ thống chuẩn đ
ầ
Hình 3. Sơ đồ phơng pháp dùng máng lật và bình chuẩn - Chảy vào
Đờng xả
Van
Lu l
ợ
n
g
kế
Bình chuẩn
Đờng xả
Van
Lulợng kế
Bình chuẩn
Chất lỏng kiểm định đợc điều chỉnh lu lợng và chảy liên tục qua máng lật vào
đờng xả ( hình 2 ).
Khi có tín hiệu bắt đầu kiểm định, máng lật chuyển động lái dòng chất lỏng chảy
vào bình chuẩn đồng thời khởi động bộ đếm thời gian ( hình 3 ).
Khi có tín hiệu đầy chất lỏng từ bình chuẩn, máng lật lại đợc đảo chiều để chuyển
dòng chất lỏng vào đờng xả, bộ đếm thời gian đợc dừng lại . Việc xác định lu lợng
đợc tính theo tỉ số gữa thể tích chất lỏng trong bình chuẩn và thời gian chảy vào bình
chuẩn.
3. Phơng pháp ớc lợng độ không đảm bảo đo của hệ thống
chuẩn lu lợng nớc
3.1. Lập mô hình toán học
Để có thể ớc lợng đợc chính xác nhất độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn

+
+
+
+
+
+
++=
120
1
(2) Các ký hiệu và ý nghĩa :

Ký hiệu Đơn vị
ý nghĩa
V m
3
Thể tích của nớc trong bình chuẩn
t s Thời gian nớc chảy vào bình chuẩn
K
bc

- Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo của bình chuẩn
K
T20

- Số hiệu chỉnh cho độ lệch phép đo do chênh lệch nhiệt độ của
bình chuẩn và 20
o

- Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo do dao động lu lợng

Bảng 1. Ký hiệu và ý nghĩa

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo của bình chuẩn

K
bc
số hiệu chỉnh độ lệch của bình chuẩn là độ lệch giữa giá trị thực của bình chuẩn so với
giá trị danh nghĩa của bình chuẩn. Giá trị thực của bình chuẩn là giá trị đợc xác định khi
cân lợng nớc cất đợc chứa tới vạch dấu của bình chuẩn và qui đổi về 20
o
C.

Số hiệu chỉnh cho độ lệch phép đo do chênh lệch nhiệt độ của bình chuẩn và 20
o
C

(
)
bcbT
TK

=
20
20

(3)

b

T
T
t
K

=
(5)

T là sai số hệ thống của bộ đếm thời gian
T
M
là thời gian của phép đo ( thời gian nạp đầy nớc vào bình chuẩn )

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo của máng lật M
cut
cut
ba
M
Kl
v
vv
M
KlKl
ml
T
T
q

cut
Thời gian tia chất lỏng bị lỡi gạt cắt ngang khi chuyển vị trí
q
v1(2)
Lu lợng lúc bắt đầu (kết thúc) phép do
q
v
Lu lợng trung bình trong thời gian đo
q
a
Phần lu lợng chảy ngợc lại khi lỡi gạt nằm ở vị trí giữa tia

q
b
Phần lu lợng chảy vào bình chuẩn khi lỡi gạt nằm ở vị trí giữa tia.
q
cut
=

q
a
+ q
bSố hiệu chỉnh cho khả năng chịu nén của chất lỏng

K
p
=

= V
GM
+V
GR1
- V
GR2
(8)

V
GM
Dung tích tổng thể của tất cả các bọt khí chảy qua tiết diện tại nơi đo
V
GR1(2)

Dung tích tổng thể của tất cả các bọt khí ở ống giữa khi bắt đầu và kết thúc
phép do

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo do dao động lu lợng

Độ lệch chuẩn của V
M
trong một loạt phép đo lu lợng dới những điều kiện lặp lại

1.3.3 Tổng hợp các đại lợng ảnh hởng và sự đóng góp của chúng vào độ không
đảm bảo đo tổng thể

Theo phơng trình (1) độ không đảm bảo đo lu lợng phụ thuộc vào độ không đảm
bảo đo của thể tích V
dd
và thời gian t. Do độ không đảm bảo đo mong muốn của hệ thống là

thứ i vào độ không đảm bảo tổng
thể u(V)/V

có giá trị là: V
xu
x
V
V
Vu
i
i
i
)(
.
)(


=
(9)
Phơng trình này đợc trình bày bảng 2, cột (2)

Bảng 2
Đặc trng
(1)
Đại lợng
ảnh hởng
x

K
bc

u(K
bc
) 20.10
-5

Số hiệu chỉnh cho độ lệch phép đo do
chênh lệch nhiệt độ của bình chuẩn
và 20
o
C. (Nhiệt kế 0-50
o
C, vạch chia
0,1
o
C, sai số 0,2
o
C)
K
T20

u(K
T20
) 5.10
-5

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo do
chênh lệch nhiệt độ của bình chuẩn

K
ml

u(K
ml
)
15.10
-5

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo do
chất lỏng bị nén ( áp kế 0-0,4 MPa,
sai số 0,001 MPa , áp suất lớn nhất
trong đờng ống 0,25 MPa)
K
p

u(K
p
) 1.10
-5

Số hiệu chỉnh độ lệch phép đo do sự
bay hơi và bắn bụi nớc ( Thử
nghiệm)
K
bh

u(K
bh
) 3.10

30.10
-5

Bảng 2. ớc lợng độ không đảm bảo đo của các đại lợng
Và lúc đó độ lệch chuẩn trung bình tơng đối của kết quả đo V
dd
đợc trình bày nh sau:
=
=
n
1i
2
)
V
)V(u
(
i
V
)V(u
(10)
Thay các giá trị lớn nhất về độ không đảm bảo đo của bình chuẩn, dung tích bình
chuẩn, độ không đảm bảo đo của nhiệt kế, nhiệt độ môi trờng và nớc, độ không đảm bảo
đo cảu áp kế, áp suất của nớc trong đờng ống, độ không đảm bảo đo của bộ đếm thời
gian , sai số cơ khí của máng lật vào các phơng trình ở cột 2 bảng 2, ta có các kết quả
của độ không đảm đo lớn nhất của từng đại lợng ở cột 3 bảng 2 .
Trên thực tế thì sự ảnh hởng vào kết quả đo của từng đại lợng là khác nhau, thí dụ
ảnh hởng của sự thay đổi lu lợng hay ảnh hởng của máng lật là lớn, trong đó ảnh


n
i
V
V
i
u
V
Vu
(11)
Nếu áp dụng phân bố chuẩn với xác suất tin cậy lấy bằng 95 % và hệ số phủ k = 2
ta có độ không đảm bảo đo mở rộng lớn nhất của hệ thống chuẩn đầu lu lợng nớc là :

3
max
10.8,0
)(
.

=






=
V
Vu
kU