摘要：音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是采用氣路循環(huán)經(jīng)過(guò)渦輪流量計(jì)到噴嘴，然后到氣泵抽氣的全過(guò)程進(jìn)行檢定。采用的是負(fù)壓法檢定氣體渦輪流量計(jì)，也是目前檢定流量計(jì)的重要方法之一，用之比較廣泛。鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用的是正壓法，它是用一定體積量的標(biāo)準(zhǔn)氣體流經(jīng)渦輪流量計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)流量計(jì)的檢定，其本身流量范圍比較小，適合檢定口徑比較小的流量計(jì)，符合流量計(jì)在實(shí)際工作中的狀態(tài)。就兩種檢測(cè)方法，檢定同一渦輪流量計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析比較，同時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定。
　　鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（如圖1）是以氣體為介質(zhì)，對(duì)氣體流量計(jì)進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)和檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。一般有鐘罩、液槽、發(fā)訊機(jī)構(gòu)、壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、氣源和試驗(yàn)管路構(gòu)成。裝置是由可動(dòng)的鐘罩和固定的液槽構(gòu)成一個(gè)容積可變的密封空腔。鐘罩下降過(guò)程中通過(guò)壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使其內(nèi)部氣體壓力保持一定值，不隨鐘罩浸入密封液中的深度而變化。鐘罩兩擋板之間的容積是固定的，測(cè)出兩擋板先后通過(guò)光電發(fā)訊器所經(jīng)歷的時(shí)間，可計(jì)算出瞬時(shí)流量。
　　音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（如圖2）是以潔凈空氣為介質(zhì)，其檢測(cè)原理是用真空泵1將空氣由被檢表的上游直管段入口吸入，經(jīng)過(guò)被檢表前直管段、被檢表11和被檢表下游直管段進(jìn)入滯止容器8，在滯止容器的下游，有一組音速噴嘴5，控制音速噴嘴下游的開(kāi)掛閥門4，可以任意選擇所要開(kāi)關(guān)的音速噴嘴，以達(dá)到改變被檢表流量的目的，滯止容器需要測(cè)溫6測(cè)壓7，代入公式計(jì)算可以得到通過(guò)音速噴嘴的質(zhì)量流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢表的檢定。


1概述
1.1測(cè)量依據(jù)：
JJG1037-2008《渦輪流量計(jì)》。
1.2環(huán)境條件
　　大氣溫度為（23.5±1）℃；大氣相對(duì)濕度為（38±1）%RH；大氣壓為(93.2±0.5)kPa，檢定用介質(zhì)溫度（18.5±0.2）℃；電源電壓應(yīng)為(220±22)V，電源頻率應(yīng)為(50±2.5)Hz；外界磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)小到對(duì)流量計(jì)的影響可以忽略不計(jì)。
1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
　　0.1級(jí)鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，測(cè)量范圍：（0.5~120）m3/h、DN（25～80）mm，檢定介質(zhì)：空氣。
　　0.25級(jí)音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，測(cè)量范圍：（0.1-15000）m3/h、DN（15～400）mm，檢定介質(zhì)：潔凈空氣
1.4被測(cè)對(duì)象
　　依據(jù)JJG1037-2008渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程，上述0.1級(jí)鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠開(kāi)展的氣體渦輪流量計(jì)精度等級(jí)為（0.5-1.5）級(jí)。因此選用DN25mm，流量范圍為（0.5～15.0）m3/h，1.5級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)。
1.5渦輪流量計(jì)工作原理及特點(diǎn)
　　渦輪流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的主要種類,當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)渦輪流量計(jì)傳感器時(shí)，在流體的作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，即電脈沖信號(hào)，此電脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)流體的流量成正比。氣體渦輪流量計(jì)具有精度高、重復(fù)性好、無(wú)零點(diǎn)漂移、高量程比等優(yōu)點(diǎn)。渦輪流量計(jì)擁有高質(zhì)量軸承、特別設(shè)計(jì)的導(dǎo)流片，因此極大降低了磨損，對(duì)峰值不敏感，甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測(cè)量變量。渦輪流量計(jì)輸出信號(hào)為脈沖，易于數(shù)字化。渦輪流量計(jì)壓力損失小，葉片能防腐，可以測(cè)量粘稠和腐蝕性的介質(zhì)。
1.6測(cè)量過(guò)程
　　在規(guī)定的環(huán)境條件下，按JJG1037-2008渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程，將渦輪流量計(jì)安裝在（音速噴嘴法）氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上，保證流量計(jì)與前后直管段同軸安裝。以空氣為檢定介質(zhì)，調(diào)節(jié)流量點(diǎn)至最大流量的70%流量點(diǎn)，運(yùn)行5min，等待介質(zhì)溫度、壓力和流量穩(wěn)定后進(jìn)行正式檢定。
　　依據(jù)檢定規(guī)程，1.5級(jí)的渦輪流量計(jì)檢定流量點(diǎn)分別為：qmin、qt、0.40qmax和qmax。對(duì)于量程比≤20：1的流量計(jì)，其分界流量qt=0.2qmax。將在第i點(diǎn)第j次測(cè)得的被檢流量計(jì)脈沖信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)氣體流量裝置在該點(diǎn)該次測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)體積流量之比作為第i點(diǎn)第j次測(cè)量的儀表系數(shù)。每個(gè)檢定流量點(diǎn)檢定3次，取其平均值作為該流量點(diǎn)的儀表系數(shù)。
2建立數(shù)學(xué)模型
2.1數(shù)學(xué)模型

K為第i次測(cè)量被檢流量計(jì)的儀表系數(shù)，(m3)-1；
Ni為第i次測(cè)量被測(cè)流量計(jì)顯示儀表測(cè)得的脈沖數(shù)；
Vi為第i次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的累積流量值，m3；
2.2傳播率公式

3鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置輸入量的相對(duì)不確定度的評(píng)定
3.1輸入量Ni的相對(duì)不確定度urei(Ni)評(píng)定
　　輸入量Ni的不確定度來(lái)源主要是流量計(jì)測(cè)量的不重復(fù)性，采用A類評(píng)定方法評(píng)定。
　　用一臺(tái)DN25mm，測(cè)量范圍為：（0.5～15）m3/h的氣體渦輪流量計(jì)，流量選擇在最大流量的100%處測(cè)量60秒，累計(jì)流量250L，用工控測(cè)量設(shè)備連續(xù)測(cè)量6次得到的一組測(cè)量列，如表1所示。

3.2輸入量Vi相對(duì)不確定度urei(Vi)的評(píng)定
　　輸入量Vi相對(duì)不確定度Urei(Vi)不確定度主要來(lái)源于氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量誤差，其不確定度采用B類方法評(píng)定。
由于廠家給出該氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度U=0.1%；k=2。
所以Urei(Vi)=0.1%/2=0.05%根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)表2．

3.3合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.4其他給點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果（如表3所示）

3.5擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
　　取其測(cè)量結(jié)果重復(fù)性作為其最大值，則擴(kuò)展不確定度為：
U(K)=0.21%×2=0.42%；K=2
4.音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置輸入量的相對(duì)不確定度的評(píng)定
4.1輸入量Ni的相對(duì)不確定度Urei（N）評(píng)定
　　輸入量Ni的不確定度來(lái)源主要是流量計(jì)測(cè)量的不重復(fù)性，采用A類評(píng)定方法評(píng)定。
　　用一臺(tái)DN25mm，測(cè)量范圍為：（0.5～15）m3/h的氣體渦輪流量計(jì)，流量選擇在最大流量的100%處測(cè)量60秒，累計(jì)流量250L，用工控測(cè)量設(shè)備連續(xù)測(cè)量6次得到的一組測(cè)量列，如表4．

4.2輸入量Vi相對(duì)不確定度urei(Vi)的評(píng)定
　　輸入量Vi相對(duì)不確定度Urei(Vi)不確定度主要來(lái)源于氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量誤差，其不確定度采用B類方法評(píng)定。
于廠家給出該氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度U=0.25%；k=2。
所以Urei(Vi)=0.125%/2=0.05%
據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)表5。

4.5擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
　　取其測(cè)量結(jié)果重復(fù)性作為其最大值，則擴(kuò)展不確定度為：
U（K）=0.257%×2=0.54%；k=2
5.結(jié)論
（1）鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)得氣體渦輪流量計(jì)的擴(kuò)展不確定度為0.42%（k=2）；音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)得氣體渦輪流量計(jì)的擴(kuò)展不確定度為0.54%（k=2）；兩種測(cè)量結(jié)果都滿足規(guī)程的要求，說(shuō)明了其檢測(cè)結(jié)果都可信。
（2）鐘罩式標(biāo)準(zhǔn)裝置在在檢測(cè)的過(guò)程中，來(lái)回升降好多次，耗費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)檢測(cè)效率大大下降；而音速噴嘴裝置耗時(shí)較短，減低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了了檢測(cè)效率。
（3）兩種檢測(cè)方法都可以說(shuō)明，無(wú)論選擇哪種檢測(cè)方式，都能達(dá)到預(yù)期效果。

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