摘要:将計量(liàng)學理論與(yǔ)計量實踐相(xiàng)結(jié)合,歸結出(chū)了保(bǎo)證計量器具使(shǐ)用精度,用于指(zhǐ)導計量過程中(zhōng)計量學(xué)基本原(yuán)則。将該基(jī)本原(yuán)則與流量(liàng)計量的特(tè)點相結合(hé),論證了流量計(jì)量中的等精度(dù)傳遞(dì)理論(lùn)。在此(cǐ)基礎上針對渦輪流(liú)量計 現行(háng)檢(jiǎn)定方法(fǎ)及檢(jiǎn)定精(jīng)度的評定(dìng)方法,提出(chū)了渦(wō)輪流量(liàng)計使用(yòng)過程(chéng)中保(bǎo)證和(hé)提高其精(jīng)度的(de)常用方法,對廣大渦輪流量計用戶具有普遍指導(dǎo)意(yì)義。
0引言(yán)
　　大(dà)量(liàng)計(jì)量實踐(jiàn)證明(míng),對于一台經過(guò)了計(jì)量檢(jiǎn)定(或(huò)校準)性能(néng)良好的計量器具,如對其使用(yòng)不當,也得(dé)不到(dào)人們(men)期望的使(shǐ)用精度(dù)。那(nà)麽對于一(yī)台已(yǐ)檢定(dìng)合(hé)格，已(yǐ)知(zhī)檢定(dìng)精度和儀表(biǎo)常(cháng)數的渦輪流量(liàng)計，該(gāi)如何保證其使(shǐ)用精度等(děng)于或(huò)者優于其(qí)檢定精度(dù)呢?本(běn)文力圖通過對(duì)一個計量過程(chéng)的解析，尋(xún)求保(bǎo)證使用精度等(děng)同于檢定精度(dù)的一般(bān)途徑-計(jì)量學(xué)基本原則。将該原則與流量計量的特點(diǎn)和誤差理(lǐ)論相(xiàng)聯系(xì)，論證(zhèng)了用(yòng)于提高其(qí)使用(yòng)精度的等精度(dù)傳遞理論，提出(chū)了渦(wō)輪流(liú)量計(jì)使用(yòng)過程(chéng)中保證和提高其使(shǐ)用精度的條件和常(cháng)用方(fāng)法。
1計(jì)量學(xué)基本原則
1.1計量器具在不同形态(tài)下的兩(liǎng)種計量精(jīng)度
　　計(jì)量是保(bǎo)證單位統一(yī)和量值準(zhǔn)确可靠的(de)測量(liàng)活動。一(yī)個完整的計(jì)量過程應(yīng)包(bāo)括兩個(gè)必備(bèi)環節:1)計量器(qì)具(jù)出廠(chǎng)後(hòu)的計量(liàng)檢定;2)用檢定合(hé)格的(de)計量(liàng)器具對被測(cè)量進行(háng)的測量(liàng)。将上(shàng)述(shù)兩個環節與誤(wù)差相聯系後便(biàn)可得到計(jì)量器具在不(bú)同形态(tài)下兩(liǎng)種概念不(bú)同的計量(liàng)精度(dù):1)計量(liàng)器具(jù)在檢(jiǎn)定條(tiáo)件下确認(rèn)的精度(檢定精(jīng)度);2)計(jì)量器具在(zài)實際使用條件(jiàn)下的精度(使用(yòng)精度)。無疑(yí)通常(cháng)情況下(xià),計(jì)量器(qì)具的使用精度(dù)低于檢定(dìng)精度(dù),那.麽在什麽技術條(tiáo)件下,才能(néng)保證使用精度(dù)等于(yú)其檢定精(jīng)度呢?要對(duì)此做出判斷,就需要(yào)建立(lì)起(qǐ)一定原則,這些原則就(jiù)叫做計量(liàng)學基(jī)本原則。
1.2計量學(xué)基本原(yuán)則(zé)
　　如何保證(zhèng)計量(liàng)器具(jù)的(de)使用(yòng)精度,是(shì)計量工作者的(de)共同(tóng)課題。長期(qī)以來(lái)在計(jì)量技(jì)術的(de)不同領域(yù)人們一直(zhí)在進(jìn)行着這(zhè)項研究(jiū)。并在(zài)計(jì)量領域(yù)的不同專業，産(chǎn)生了多項(xiàng)成果(guǒ)。例如:幾何(hé)量計(jì)量中的阿貝原(yuán)則、最小變形原則、最(zuì)短(duǎn)測量鏈(liàn)原則(zé)和(hé)封(fēng)閉原(yuán)則(zé),減少測(cè)量過(guò)程中恒定系統誤差(chà)的異(yì)号測量法微差測量(liàng)法,力(lì)學(xué)與電學(xué)計量(liàng)中的(de)替代(dài)測量(liàng)法、交換測(cè)量法、對稱(chēng)測量法以及應(yīng)用更(gèng)爲廣闊的組合測量(liàng)法等(děng)。其實(shí)質都是(shì)計量(liàng)學基本(běn)原則的特(tè)定内容。通(tōng)過對上述(shù)内容進行(háng)歸納,可(kě)抽象出用于(yú)指導(dǎo)計量過程的(de)基(jī)本原則:
1)被測量與被(bèi)測量的标準二者的特性(是指(zhǐ)幾何特性與物(wù)理特性)應在計(jì)量過(guò)程中盡量(liàng)保持(chí)相同(tóng);
2)計量(liàng)器具(jù)的檢(jiǎn)定過(guò)程與(yǔ)使用過程應盡可能保持(chí)相同。
　　遵循第1)原則可(kě)使任何被(bèi)測量的标準和(hé)被測(cè)受環境影響盡可能相一(yī)緻，從(cóng)而(ér)減小二(èr)者之(zhī)間(jiān)差異帶(dài)來(lái)的附(fù)加誤差(chà)。第2)原則主要用來減小(xiǎo)由(yóu)于二(èr)個比較過程不(bú)一緻帶來(lái)的附(fù)加(jiā)誤差。在(zài)計量(liàng)過程中滿(mǎn)足上(shàng)述原(yuán)則就可以最大限度(dù)地使(shǐ)計量(liàng)器具的使(shǐ)用(yòng)精度接(jiē)近其(qí)檢定精度。
1.3等(děng)精(jīng)度傳遞(dì)理(lǐ)論
1.3.1計(jì)量學(xué)基本(běn)原則(zé)在流(liú)量計(jì)量中(zhōng)的特(tè)定原(yuán)則
　　由(yóu)于流量(liàng)計量(liàng)的(de)對象(xiàng)是各種流(liú)體,因此(cǐ)流(liú)體的(de)流動(dòng)特性和介(jiè)質特性(xìng)是流量(liàng)計量的固有(yǒu)特(tè)性。由計量(liàng)學基本原則結合流(liú)量計(jì)量的(de)特點，便可得出流量(liàng)計量過程的(de)計量學基本(běn)原則(zé)(特定原(yuán)則):
1)流量(liàng)計的(de)檢定與使(shǐ)用時流體(tǐ)的流(liú)動特性應(yīng)盡(jìn)可能相同;.
2)流量計的檢定與(yǔ)使用(yòng)時流(liú)體的(de)介質(zhì)特性(指流體的(de)密度、粘(zhān)度等)應(yīng)盡可(kě)能-緻;
3)流量(liàng)計的檢定與使(shǐ)用時,操作過程(chéng)及環(huán)境影響應(yīng)盡可能保持相(xiàng)同;
4)流量(liàng)計的檢(jiǎn)定與(yǔ)使(shǐ)用的流量範(fàn)圍或流量(liàng)點應盡可能保(bǎo)持一-緻。
　　因爲流體的流動特性(xìng)和介質特性不(bú)僅影(yǐng)響流量計(jì)基(jī)本方程中各個特(tè)性參數以(yǐ)及流量方(fāng)程的(de)整體(tǐ)成立條件,而且(qiě)流(liú)量(liàng)計的(de)工(gōng)作(zuò)特(tè)性也與(yǔ)之密切相關(guān)。因(yīn)此第1)、2)原則(zé)屬流(liú)量計(jì)量的特别(bié)原則(zé),而第3)、4)原則(zé)是計量(liàng)學(xué)基本(běn)原則的内容。
1.3.2等(děng)精度(dù)傳(chuán)遞理論(lùn)
　　等精度(dù)傳遞理(lǐ)論的(de)意(yì)義(yì)是指(zhǐ),隻要遵(zūn)循計量(liàng)學基(jī)本原則在(zài)流量(liàng)計量(liàng)中的特定原則去指導流(liú)量計量過(guò)程,那(nà)麽流量基(jī)準或标(biāo)準所(suǒ)複(fú)現的流量單位量值(zhí)将等精度(dù)傳遞給工作流量計(jì)，而大大減(jiǎn)少量值傳遞中精度損失。下面(miàn)舉例論(lùn)證:
在jjg1037-2008《渦輪流(liú)量計》檢定(dìng)規程中規(guī)定,其(qí)檢定(dìng)精(jīng)度由下(xià)式确定:

　　式中:Δ1爲(wèi)流量标準裝置(zhì)的精度;Δ2爲流量(liàng)計的重(zhòng)複性(檢(jiǎn)定點中儀表系(xì)數相(xiàng)對誤(wù)差的(de)最大(dà)值);Δ2;爲流量(liàng)計儀表常數的(de)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)誤(wù)差。
　　如(rú)滿足(zú)計量學基(jī)本原則(zé)在流量計量中(zhōng)的特定(dìng)原則(zé)之(zhī)要(yào)求,并把流(liú)量計的檢(jiǎn)定流(liú)量點(diǎn)作爲使用時的(de)流量點，則在(zài)滿(mǎn)足上(shàng)述條(tiáo)件下,式(1)中(zhōng)的△3;便可(kě)忽略,則(zé)流量(liàng)精度爲:

　　當(dāng)△2<<△時，則(zé)δ≈Δ1,即當(dāng)被檢流量(liàng)計(jì)的重複(fú)性(随機誤差)遠小于流量标準(zhǔn)裝置的(de)精(jīng)度時(shí),被檢流量計的精度(dù)便近似等(děng)于流量标(biāo)準裝置的精度(dù)。我們(men)知道(dào)在流量計量器具(jù)中，容積(jī)式流量計(例如(rú)橢圓(yuán)齒(chǐ)輪流量計、活塞式(shì)流量(liàng)計、腰輪流量(liàng)計(jì)等)和渦輪(lún)流量(liàng)計在定點使用時，其重複性是非(fēi)常(cháng)好(hǎo)的(de),一般(bān)可達到0.05%,甚至更高。另(lìng)外(wài)由誤差(chà)理論(lùn)中随機誤(wù)差的特性我們還知(zhī)道,當測量(liàng)次數(shù)無限(xiàn)大(dà)時(shí),其随(suí)機誤(wù)差将(jiāng)趨于零(líng)。因此依(yī)據流(liú)量計和随(suí)機誤(wù)差特性,完(wán)全可達到(dào)如上(shàng)假設條件,所以(yǐ)等精度傳遞理(lǐ)論在(zài)實際中是可以實現的。
　　綜(zōng)上所述,可得出(chū)如下(xià)結論(lùn):用計(jì)量學基本(běn)原.則與流(liú)量計量的(de)特點相結(jié)合便(biàn)可得到(dào)指導流(liú)量計量的特定(dìng)原則(zé)。用該特定(dìng)原則(zé)指導(dǎo)流量(liàng)計量(liàng)過程，便可(kě)實現(xiàn)流量(liàng)量值(zhí)的等(děng)精度傳遞(dì),從而大大減小流量量值傳遞(dì)中的精度損失(shī),提高流量計的(de)使用精(jīng)度。
2計量(liàng)學基本原則在(zài)渦輪流量計使(shǐ)用過程中(zhōng)的應(yīng)用
2.1渦輪流量計現行(háng)檢定方法(fǎ)及檢(jiǎn)定精度評(píng)定方(fāng)法
　　渦輪流(liú)量(liàng)計(以(yǐ)液體普(pǔ)通型爲(wèi)例)的檢定方法,按(àn)所采(cǎi)用的标(biāo)準器的不同可分爲标(biāo)準(zhǔn)容積法、标準(zhǔn)稱重(zhòng)法(fǎ)、标(biāo)準體(tǐ)積管(guǎn)法和(hé)标準(zhǔn)流量計法(fǎ)。按被檢流量計的狀(zhuàng)态(tài)又可分爲離(lí)線檢(jiǎn)定和在線(xiàn)檢定。但無(wú)論哪--種檢(jiǎn)定方法,其(qí)實質就是在具有精(jīng)度要求的(de)流量标準(zhǔn)裝置(zhì)上确(què)定(dìng)出(chū)被檢流量計(jì)在(zài)規定(dìng)的流(liú)量範圍内(nèi)各個檢定(dìng)流量(liàng)點下的儀表系(xì)數。檢定流量點(diǎn)包括上下限不少于(yú)5個(gè)，每個檢定(dìng)點不少于3次(cì)。依據上(shàng)述(shù)檢(jiǎn)定數據，其檢(jiǎn)定精(jīng)度評定(dìng)方法如(rú)下:1)計量每個流(liú)量點下3次檢定(dìng)對應的儀表系(xì)數及(jí)其平(píng)均值(zhí);2)由各個檢定點(diǎn)下的儀表(biǎo)系數(shù)平均值得(dé)到适(shì)用于全(quán)量(liàng)程的儀表常數及該常數(shù)的非線性(xìng)誤差△3;3)依據每個(gè)檢(jiǎn)定(dìng)流量點下(xià)3次檢(jiǎn)定得到(dào)的(de)儀表系數的分(fèn)散性(xìng)評定出其(qí)重複性△2;4)按式(1)計(jì)算被檢渦輪流(liú)量計的(de)檢(jiǎn)定精(jīng)度。
由上述檢定(dìng)方法(fǎ)及檢定精度的評定方法(fǎ)可看(kàn)出:
1)流量計的儀表(biǎo)系數由(yóu)流量标準(zhǔn)裝置(zhì)直接(jiē)傳(chuán)遞得到(dào),因此儀(yí)表系數的(de)精(jīng)度取決于(yú)流量标準裝(zhuāng)置的精度及3次重(zhòng)複測量的分散(sàn)性(随機誤差大(dà)小);
2)所得的儀表(biǎo)常數(shù)實際上是(shì)指在(zài)全量(liàng)程範(fàn)圍.的通(tōng)用(yòng)儀表(biǎo)系數(shù),其實質是對流量計誤差(chà)特性(xìng)曲線的簡單化(huà)處理。
2.2保證和提高渦輪流量計使(shǐ)用精度(dù)的(de)常(cháng)用方(fāng)法
　　針(zhēn)對渦輪流量計的檢定方(fāng)法及檢定(dìng)精度的評(píng)定方(fāng)法,運用計量學基本原則(zé)在流量(liàng)計量的特定(dìng)原則(zé),便可(kě)以歸(guī)納出(chū)對于經過了(le)計量檢(jiǎn)定,已确定(dìng)了儀表常(cháng)數和檢定(dìng)精度的渦輪流量計(jì),保證和提高其(qí)使用(yòng)精度(dù)的(de)常用方法:
1)隻(zhī)要滿足計量學(xué)基本原則在流(liú)量計計(jì)量(liàng)中特(tè)定原(yuán)則的要求,即流量計的使用條件(jiàn)與檢定(dìng)條件相一(yī)緻(包括流體的流動(dòng)特性(xìng)、介質特性(xìng)、流量(liàng)範圍及操(cāo)作過程),并(bìng)且在(zài)流量(liàng)計(jì)的檢定(dìng)範圍内使(shǐ)用其(qí)儀表常數,便會(huì)使(shǐ)其(qí)使(shǐ)用(yòng)精度(dù)等于檢定精度。
2)若流量計(jì)的使(shǐ)用條件滿足上(shàng)述相(xiàng)同性(xìng)原則，并且流量計在(zài)檢定流(liú)量範圍内能夠定點使(shǐ)用時(使用(yòng)其檢(jiǎn)定流(liú)量下儀表(biǎo)系數的平均值(zhí)),則流量計的使(shǐ)用精度将會大(dà)大優(yōu)于其(qí)檢定精度。
3)若流量計(jì)在檢(jiǎn)定流量範(fàn)圍内實(shí)際使(shǐ)用時，無法(fǎ)滿(mǎn)足定點使用條件,則(zé)可依據檢定中得到的各個檢定流量點(diǎn)下的(de)儀表系數平均(jun1)值與使(shǐ)用流量(liàng)q的對應(yīng)關系。借(jiè)助最小二乘法(fǎ)原理對儀(yí)表常(cháng)數進(jìn)行線性化(huà)處理,用(yòng)直線拟合得到的k'=aq+b來取(qǔ)代(dài)儀表常數k,也(yě)會在(zài)--定程度上(shàng)提高使用精度(dù)。
2.3應用(yòng)舉例
　　在精(jīng)度爲(wèi)0.1級靜态容(róng)積法水流量标(biāo)準裝(zhuāng)置上對一(yī)台lw-15渦(wō)輪流(liú)量計進行(háng)了計量檢(jiǎn)定,檢定數(shù)據如(rú)表1所示。

檢(jiǎn)定精(jīng)度:δ=[(0.12+0.112+0.452)1/2]%=0.47%
　　在已知流量(liàng)計儀表(biǎo)常(cháng)數和檢定(dìng)精度條件(jiàn)下,運(yùn)用計量學(xué)基本(běn)原則在流(liú)量計量中(zhōng)的(de)特定原(yuán)則(zé)指導流(liú)量計的使(shǐ)用過(guò)程便(biàn)會産生如(rú)下結果:
1)若流量(liàng)計的使用條件(jiàn)滿足(zú)特(tè)定(dìng)原則的要(yào)求，使(shǐ)用給(gěi)定的儀表(biǎo)常數k0=560.5時流量計的使(shǐ)用精度等同于(yú)其檢(jiǎn)定精度(0.47%),反(fǎn)之使用(yòng)精(jīng)度低(dī)于檢(jiǎn)定精度。
2)在(zài)滿足特定(dìng)原則(zé)條件下,若流量(liàng)計能夠(gòu)定(dìng)點使(shǐ)用(使用該點下(xià)的儀表系數平(píng)均值(zhí)來替代儀(yí)表常數),則(zé)儀表(biǎo)常數(shù)的非線性(xìng)誤差(chà)便(biàn)可忽略(luè)。流量(liàng)計的(de)使用(yòng)精度爲(wèi)δ=[(0.12+0.112)1/2]%=0.15%。
　　若使用(yòng)條件(jiàn)滿足特定(dìng)原則之(zhī)要(yào)求,但(dàn)流量範圍無法(fǎ)變動時,根(gēn)據實(shí)際(jì)流量采用特(tè)性方程k'=2.1769q+556.06替代儀表常(cháng)數k0=560.5可得到(dào)k'的非線(xiàn)性(xìng)誤差(chà)△3=0.12%,則流量計(jì)的使(shǐ)用精度爲(wèi)δ=[(0.12+0.112+0.122)1/2]%=0.20%。
3結論
1)渦輪流量計的(de)檢定(dìng)精度(dù)是在(zài)檢定條件下确(què)定的，隻有使用(yòng)條件(jiàn)滿(mǎn)足計量(liàng)學基本原則在(zài)流量計量(liàng)中特(tè)定原則(zé)之要求(qiú)時使(shǐ)用儀表常(cháng)數才能保證使(shǐ)用精(jīng)度等于檢(jiǎn)定精度;
2)提高使(shǐ)用精(jīng)度的技術(shù)條件(jiàn)是(shì)在滿足(zú)計量學相同性(xìng)原則基(jī)礎上流(liú)量計的定點使(shǐ)用和(hé)對儀(yí)表常數的線(xiàn)性化處理;
3)上述方法對(duì)精密渦(wō)輪流量(liàng)計和 氣體(tǐ)渦輪流量計(jì) 具(jù)有同樣效(xiào)果。

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