Virtausmittareiden kalibrointi ja mittausepävarmuus

Abstract

Virtausmittareiden kalibrointi on virtausmittareiden tulosten vertailemista tunnettuun nestevirtauksen arvoon. Mittalaite ei koskaan voi mitata mittasuuretta täydellisellä tarkkuudella, vaan mittaukseen liittyy aina mittausepävarmuus, joka määritellään kalibroinnin yhteydessä.

Tässä kandidaatintyössä perehdyttiin Coriolis-virtausmittarin, ultraäänivirtausmittarin ja Vortex-virtausmittarin toimintaan, sekä kalibroitiin yksi Vortex-virtausmittari työn aikana suunnitellulla ja rakennetulla kalibrointijärjestelmällä.

Kalibrointi toteutettiin käyttämällä Sonotecin SONOFLOW CO.55/160SD V2.0 -ultraäänivirtausmittaria mittanormaalina. Kalibroinnissa mittaukset tehtiin kolmessa eri kalibrointipisteessä. Ennen kalibrointia kalibroitavan mittarin lukema poikkesi mittanormaalista -7,0 % 5 l/min virtauksella, -4,5 % 13 l/min virtauksella ja -4,7 % 20 l/min virtauksella. Kalibroinnin jälkeen poikkeamat olivat enää -0,06 %, +0,32 % ja -0,27 % vastaavasti. Mittausepävarmuuksiksi saatiin 5 l/min virtauksella 3,6 % (𝑘 = 2), 13 l/min virtauksella 2,6 % (𝑘 = 2) ja 20 l/min virtauksella 2,4 % (𝑘 = 2).

Calibration of flow meters consists of comparing the measurements of a flow meter to a known liquid flow. A measuring device can not measure a measurand perfectly, since there is always some amount of uncertainty in the measurement.

This bachelor’s thesis studied the working principles of Coriolis flow meters, ultrasonic flow meters and Vortex flow meters. Furthermore, one Vortex flow meter was calibrated using a calibration setup designed and constructed during this bachelor’s thesis.

During the calibration a Sonotec SONOFLOW CO.55/160SD V2.0 ultrasonic flow meter was used as a reference. The calibration was done using three different calibration points. Before the calibration the flow meter to be calibrated deviated from the reference by -7,0 % at 5 l/min flow, -4,5 % at 13 l/min flow and -4,7 % at 20 l/min flow. After the calibration the deviation was only -0,06 %, +0,32 % ja -0,27 % respectively. The uncertainty of measurement that was calculated was 3,6 % (𝑘 = 2) for 5 l/min flow, 2,6 % (𝑘 = 2) for 13 l/min flow and 2,4 % (𝑘 = 2) for 20 l/min flow.