等精度傳遞理論在氣體流量量值傳遞中的應(yīng)用
氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是對各種類型氣體流量計進(jìn)行量值傳遞,能提供確定準(zhǔn)確度的流量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。按其工作原則分類,主要有鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置、音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置、PVTt法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。前三種標(biāo)準(zhǔn)裝置各具特點,其基本特性是,提供的標(biāo)準(zhǔn)流量值穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確度高。但對于普通氣體流量計的檢定來講,其成本高,效率低。標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置因其量值是由前三種標(biāo)準(zhǔn)裝置傳遞的,固其準(zhǔn)確度相對低,標(biāo)準(zhǔn)表的周期檢定頻繁,并且存在著標(biāo)準(zhǔn)表的檢定和使用條件是否相同等問題,但對于普通氣體流量計的檢定有著效率高成本低的優(yōu)點。綜合幾種氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點,河北省計量科學(xué)研究院為了解決本省氣體流量量值傳遞的需要,應(yīng)用等精度傳遞理論,于2006年建立了以音速噴嘴為主標(biāo)準(zhǔn),以氣體渦輪流量計為工作標(biāo)準(zhǔn)的高精度大流量氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。
1 等精度傳遞理論
等精度傳遞的定義是指,在流量量值傳遞中只要滿足計量學(xué)的相同性基本原則。即流量計檢定和使用時流體的流動特性相同。流體的介質(zhì)特性相同,幾何特性與檢定過程相同,流量點相同。那么流量基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的所復(fù)現(xiàn)的流量單位量值將會等精度傳遞給工作流量計,下面舉例論證:
JJG198-80渦輪流量變送器檢定規(guī)程規(guī)定,其檢定準(zhǔn)確度由式(1)確定 式中,Δ1為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度;Δ2為流量計的重復(fù)性(儀表系數(shù)相對極限誤差最大者表示);Δ3為流量計儀表常數(shù)的非線性誤差。
若在檢定過程中滿足流體的流量特性、介質(zhì)特性、幾何特性及檢定特性等相同性原則。并把流量計的檢定流量點作為使用流量點,則在滿足上述條件下,式(1)中的Δ3便可忽略不計。流量計準(zhǔn)確度為: 當(dāng)Δ2Δ1時,則δ?Δ1。即當(dāng)被檢流量計的重復(fù)性(隨機誤差)遠(yuǎn)小于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度時,被檢表的準(zhǔn)確度便近似等于流量計標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度,我們知道,在測量流體的流量測量中,容積式流量計和渦輪流量計,在定點使用時,其重復(fù)性是非常好的,一般可達(dá)到0.05%,甚至更高。另外,由誤差理論中隨機誤差的特性,我們還知道在測量條件不變的情況下,進(jìn)行等精度多次重復(fù)測量時,隨著測量次數(shù)的增加其重復(fù)性(隨機誤差)將會隨著測量次數(shù)的增加而減少。從理論上講,當(dāng)測量次數(shù)為無窮大時,其重復(fù)性將趨于零。因此,依據(jù)流量計和隨機誤差特性,完全可達(dá)到如上假設(shè)條件,所以等精度傳遞理論在實際中是完全可以實現(xiàn)的。
綜上所述,可得出如下結(jié)論,應(yīng)用計量學(xué)相同性基本原則指導(dǎo)流量計測量過程,便可實現(xiàn)流量量值的等精度傳遞,從而大大提高計量器具的使用準(zhǔn)確度。
2 等精度傳遞理論在氣體流量量值傳遞中的應(yīng)用
2.1 裝置的組成
裝置組成示意圖如圖1所示。
圖1 氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原理示意圖
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