趙蕾榮

中國石化集團公司勝利石油管理局 供水公司水質(zhì)檢測中心 （山東 東營 257000）

淺談水表檢定中的數(shù)據(jù)處理

趙蕾榮

中國石化集團公司勝利石油管理局 供水公司水質(zhì)檢測中心 （山東 東營 257000）

測得值有準確數(shù)和近似數(shù)之分。準確數(shù)就是客觀存在的，有些是理論和定義中的數(shù)，如三角形的內(nèi)角和是180度中的“180”。而近似數(shù)是由可靠數(shù)和不可靠數(shù)組成。這些近似數(shù)包括：所有測得值和測量結(jié)果；經(jīng)過修約后的任何數(shù)值；經(jīng)測定得到的物理常數(shù)；等截取到一定位數(shù)時。

在測量過程中，任何測量的準確度都是有限的，我們只能以一定的近似值來表示測量結(jié)果。因此，測量結(jié)果數(shù)值計算的準確度就不應(yīng)該超過測量的準確度，如果任意地將近似值保留過多的位數(shù)，反而會歪曲測量結(jié)果的真實性。在測量和數(shù)字運算中，確定該用幾位數(shù)字來代表測量值或計算結(jié)果，是一件很重要的事情。任何儀器都有一定的讀數(shù)分辨率。在讀數(shù)分辨率以下，被測量的數(shù)值是不確定的。因此，所有讀數(shù)都只需讀到能分辨的最小單位。

1 被測量的獲取

0.2 級水表檢定裝置，是屬于分段計量的。當(dāng)測量范圍是DN（15～25）mm時，兩個工作量器的最大體積分別是103L和20.6L（中間值10.3L）。所對應(yīng)的工作量器標尺的分度值分別是 0.1L、0.02L和0.01L。水表應(yīng)對常用流量、分界流量和最小流量三個流量點進行檢定，每個流量點檢定時的用水量分別為100L、20L和10L，檢定完畢進行讀數(shù)時，被測量值的可靠數(shù)分別是小數(shù)點后一位、兩位和兩位。

在JJG162-2009《冷水水表》中規(guī)定，檢定標尺的分格值應(yīng)足夠小，以保證水表的分辨力：對于1級水表，不超過最小流量Q1下流過1.5h的實際體積值的0.25%；對于2級水表，不超過該體積值的0.5%。

例如，測量范圍為DN(15～25)mm的水表檢定裝置，檢定一塊DN15mm的2級水表，在最小流量31.25L/m3下，流過1.5h的實際體積值的50%，檢定標尺的最小分度值應(yīng)為0.2L。而目前0.2級的水表檢定裝置的最小分度值是0.01L，滿足檢定規(guī)程的要求。

當(dāng)首位元件連續(xù)顯示時，允許每次讀數(shù)誤差不超過最小標尺分格間距的一半。當(dāng)首位元件斷續(xù)顯示，允許每次讀數(shù)誤差為一個數(shù)字。

在進行讀數(shù)時，應(yīng)讀取工作量器的液位凹面距離標尺分格間距最近的刻度。使讀數(shù)誤差小于最小分度值的一半，這樣就使得保留小數(shù)點最末的一位數(shù)字變?yōu)榻茢?shù)。

在讀取被測量值時，有時會出現(xiàn)讀取有小數(shù)點位數(shù)不足的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)整分度值或讀數(shù)的末位是零時，不足“0”或丟失“0”，這種讀取方法是不正確的，小數(shù)點后從第一個不為零得數(shù)算起，后面的“0”不可以隨便添加和臆造，因為其反映了測量準確度（見圖1）。

從圖1中可以看到，當(dāng)液位線的凹面指向標尺刻度時，不論工作量器的液位接近整刻度線（10或100），還是接近分刻度線，讀取被測量值小數(shù)點的位數(shù)應(yīng)與最小分度值小數(shù)點的位數(shù)相對應(yīng)。并且讀數(shù)誤差小于最小分度值的一半，滿足JJG162-2009《冷水水表》的要求。

2 數(shù)據(jù)處理

0.2 級水表檢定裝置的擴展不確定度是0.2%，目前常用水表的準確度等級是2級，其誤差是用相對誤差來表示的。在JJG162-2009《冷水水表》中規(guī)定，在水溫0.1～30℃范圍內(nèi)，水表的最大允許誤差在高區(qū)（Q2≤Q≤Q4）為±2%，低區(qū)（Q1≤Q＜Q2）為±5%。水溫超過30℃時，水表在高區(qū)的最大允許誤差為± 3%，低區(qū)仍為±5%。

水表最大允許誤差的有效數(shù)字的位數(shù)是一位，技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，在通常情況下，合成不確定度和擴展不確定度最多為兩位有效數(shù)字。但保留一位有效數(shù)字時，可能導(dǎo)致很大修約誤差，特別是當(dāng)?shù)谝晃挥行?shù)字較小時。

例如：水表在常用流量、分界流量和最小流量的檢定誤差值分別為0.24%、1.36%和3.48%。如果保留一位有效數(shù)字，其修約后的讀數(shù)為0.2%、1%和3%，修約誤差為0.04%、0.36%和0.48%，修約誤差分別是測量結(jié)果不確定度的20%、36%和16%；如果保留兩位有效數(shù)字，其修約后的讀數(shù)為0.24%、1.4%和3.5%，修約誤差為0.00%、-0.04%和-0.02%，修約誤差分別是測量結(jié)果不確定度的0.0%、-2.86%和0.57%。

在進行數(shù)據(jù)修約時，當(dāng)被舍棄數(shù)小于五時則舍去；大于五時則進一；當(dāng)被舍棄得數(shù)恰巧等于五時，要看被舍棄的數(shù)前面是偶數(shù)還是奇數(shù)，是奇數(shù)者進一，是偶數(shù)則棄而不計，遵守偶舍奇入的規(guī)則。如將誤差值1.245%和1.235%取為三位有效數(shù)字時，則分別記作1.24%和1.24%，對測量結(jié)果的修約，應(yīng)按國家標準GB3101-1993《有關(guān)量、單位和符號的一般原則》的規(guī)定進行，不允許連續(xù)修約。

3 結(jié) 論

不確定度一般保留1～2位有效數(shù)字，當(dāng)修約前第一位有效數(shù)字為1或2時，測量結(jié)果的不確定度應(yīng)取兩位有效數(shù)字；3或以上時，可用一位或兩位有效數(shù)字。

在計算測量結(jié)果不確定度的過程中，中間結(jié)果的有效位數(shù)可比測量結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)多一位，這樣對評定測量結(jié)果的質(zhì)量影響不大。

黃永場

2011-03-30