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标准表法检定的基本原理和方法(一)

中国计量科学研究院(北京市 100013)苏彦勋

 

  在用标准表建立流体(气体和液体)流量标准装置的过程中,标准表检定的基本原理和方法一直是同行业关注的焦点。今后在中国流量网测试技术栏目中就用速度式标准表、临界标准表、容积是标准表等几种标准表的检定原理、方法。分别以单台和并联检定流量计的计算原理、数据处理和误差分析展开讨论和探讨,具有连贯性、严谨性、关注性和适用性的特点。请同仁和网员以及专家学者关注这一热点。
  这次就速度式标准表单台标准表检定流量计的原理和方法提供该栏目作为标准表检定流量计的基本原理方法(一)。下期为并联标准表检定流量计的基本原理和方法(二)。

一、 单位标准表检定流量计的系统如图一

图一 单位标准表检定流量计系统

  图一所示,为单位标准表检定系统,标准表与被检表t串联在同一管径的管道上。在流动隐定的情况下,任何时刻流过两台表的质量流量Qm是相等的。根据这一基本原理,在检定流量计时如何应用。

二、 在检定介质为液体的情况下,被检的流量计的仪表系数Kt,若通过标准表S和被检流量计t的质量流量分别为Qms和Qmt.通过标准表的质量流量和被检流量计的质量流量分别为:
  Qms = Qvsoρs
  Qmt = Qvtoρt (1)
 式中 Qvs-通过标准表的体积流量 m3/h;
    Qvt-通过被检流量计的体积流量 m3/h;
    ρs-通过标准表的流体密度 kg/m3
    ρt-通过被检流量计的流体密度 kg/m3.

设标准表和被检流量计的仪表系数分别为Ks Kt.
    
    
    
若ρt = ρs    

式中: Qv-体积流量 m3/h;
    f-仪表输出频率;
    ρ-介质密度;
    Ns-同一计数时间间隔内标准表输出的脉冲数;
    Nt-同一计数时间间隔内被检流量计输出的脉冲数;
    Kt-同一计数时间间隔内被检流量计与标准表输出的脉冲数比。

三、 检定介质为气体的情况下,被检的流量计仪表系数Kt
  为方便,以空气为例。假定空气在检定过程中成分不变,现将标准表s与被检流量计t的工作状态换算到标准状态(ρo,Vo,To)。
    
    
    
    
    
    式中 Kpt-压力温度修正系数
四、 用标准表检定被检流量计的误差
     
由公式(10)微分最后得:
     
 若对液体则:
    
1. 标准表单次测定的极限误差
  式中: Eks-单次测量点最大的极限误差;
      σ-检定点的仪表系数的最大标准偏差;
      Ks-检定点的平均仪表系数;
      tα-置信度为95%时的t分布系数。
2.检定时的脉冲比的相对误差 是以标准表和被检流量计中仪表系数较小2000个脉冲数的时间作为同步计数器的控制信号。
        En=±0.05%
3.检定标准表的流量装置的不确定度Eo=±0.1-0.05%,对标准表检定系统带来的系统误差。
4.被检流量计的准确度Et
    
根据试验结果用速度式标准表检定被检流量计等准确度在±0.5%以内。
5.若被检流量计为气体(如空气)则


试验时,选用分辨率为0.1度的温度计和0.2级的压力传感器。
(1) dPs = 800*9.80665*0.2% = 15.7Pa



   根据试验结果,用气体速度式标准表检定气体流量计其准确度在Et=±1%以内。如果将温度的变化控制在0.05度以内准确度可在±0.5%以内。在建标准表法装置时这是最重要的关注点。

 

 
 


 
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