淺談流量測量中若干問題的計量學(xué)基本原則

介質(zhì)特性、流動特性研究在流量測量中的作用流體的介質(zhì)特性，包括可壓縮性、粘性等流體物性。而流動特性，則主要是指流量計進口處的速度分布。根據(jù)計量學(xué)基本原則，流量計在測量時的介質(zhì)特性和流動特性應(yīng)與流量計在校準(zhǔn)時“盡可能相同”。也就是說，應(yīng)當(dāng)盡可能用實流介質(zhì)，或用物理特性與之“盡可能相同”的介質(zhì)對流量計進行校準(zhǔn)。事實上，流體的介質(zhì)特性和流動特性不僅影響著流量計基本方程中各物性參數(shù)以及方程本身的成立條件，而且流量計的工作特性也與之密切相關(guān)。由于流量計即使在湍流自模區(qū)內(nèi)工作，也不能忽視介質(zhì)物性與流動條件對流量計工作特性的影響。因此相似理論在流量計的校正工作中的應(yīng)用實際上也受到了一定的限制。對于諸如管道式超聲波流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計等，流量計進口速度分布也嚴(yán)重影響流量計的測量精度。

為此我們認為，根據(jù)計量學(xué)基本原則，這些受速度分布明顯影響的流量計應(yīng)“盡可能”連同直管段乃至整流器一起校準(zhǔn)，以滿足校準(zhǔn)操作過程與測量操作過程盡可能“相同”。在線校準(zhǔn)與離線校準(zhǔn)由于校準(zhǔn)時的工況與實際測量時工況一般難以“相同”，因此用離線校準(zhǔn)的儀表在現(xiàn)場實際測量時總要引入一定的附加測量誤差，而用計算修正的辦法來補償這一測量誤差是常用的手段之一。解決這一矛盾的最好辦法是采用流量計的在線校準(zhǔn)。根據(jù)計量學(xué)基本原則，流量計經(jīng)在線校準(zhǔn)后可以獲得與校準(zhǔn)準(zhǔn)確度最接近的測量準(zhǔn)確度。鐘罩式氣體流量計具有較高的計量準(zhǔn)確度。但是它只能復(fù)現(xiàn)低壓空氣流量，這與實際中流量計往往應(yīng)用于高壓測量工況不盡相同。

滿足計量學(xué)基本原則的、理想的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)是氣體體積管，它可以在線校準(zhǔn)，從而能復(fù)現(xiàn)出與測量工況最“相同”的校準(zhǔn)工況。氣體音速噴嘴一般作為標(biāo)準(zhǔn)表，可以用來在線地校準(zhǔn)工作氣體流量計，有時它本身也當(dāng)作工作流量計用。音速噴嘴通常在實驗室工況下，用負壓法進行校準(zhǔn)。當(dāng)工作壓力、溫度與校準(zhǔn)工況有顯著差異時，噴嘴的流量系數(shù)差異就很大。因此從計量學(xué)基本原則出發(fā)，為了提高測量準(zhǔn)確度，應(yīng)當(dāng)用正壓法校準(zhǔn)音速噴嘴，以復(fù)現(xiàn)出與實際測量工況更“相同” 的工況。當(dāng)然對于音速噴嘴的校準(zhǔn)，負壓法通常能獲得比正壓法更穩(wěn)定的流動。重復(fù)性與復(fù)現(xiàn)性測量結(jié)果的重復(fù)性指:在相同測量條件下，對同一被測量進行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。

儀表的重復(fù)性誤差是考核儀表性能的重要指標(biāo)。流量計的重復(fù)性誤差只與流量計本身有關(guān)，它是影響流量計固有準(zhǔn)確度(Initial accuracy)[3]的重要因素。換句話說，要提高流量儀表的固有準(zhǔn)確度，就有必要改善其重復(fù)性誤差。測量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性是指:在改變了的測量條件下，同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性。其中各次測量可以是用不同的方法，不同的測量器具，由不同的觀測者，在不同的實驗室內(nèi)，在比單次測量持續(xù)時間長得多的時間間隔后，并在不同的器具使用條件下進行的。從計量學(xué)基本原則出發(fā)，要求流量計具有良好的復(fù)現(xiàn)性，以減小由于“相同性”程度上的差異對流量測量產(chǎn)生誤差。沈昱明等:流量測量中若干問題的計量學(xué)基本原則

干式校準(zhǔn)的實質(zhì)所謂干式校準(zhǔn)是指不采用“實液”的校準(zhǔn)方法。這一方法正在越來越受到各方面的重視。例如:對于“直角邊緣孔板”，只要遵循這種流量計在幾何尺寸、取壓口和安裝方面的國際標(biāo)準(zhǔn)，就不需要通過實液校準(zhǔn)便可確定孔板的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。目前，人們還在用電磁流量計、轉(zhuǎn)子流量計等探討干式校準(zhǔn)的方法。雖然干式校準(zhǔn)省略了流量計與標(biāo)準(zhǔn)之間的比較過程，但是，我們認為干式校準(zhǔn)并不違背計量學(xué)基本原則。這是因為凡是可以采用干式校準(zhǔn)的流量儀表，通常都是經(jīng)過了大量的校準(zhǔn)實踐。人們對于此類儀表的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度已經(jīng)具有相當(dāng)透徹的了解和充分掌握，

可以根據(jù)統(tǒng)計資料和經(jīng)驗來確定儀表的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。這就是說，干式校準(zhǔn)同樣是建立在實液校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上的，因此仍然符合計量學(xué)原則。但應(yīng)指出，干式校準(zhǔn)通常存在準(zhǔn)確度估計偏低(即校準(zhǔn)不確定度估計偏高)的缺陷。這意味著干式校準(zhǔn)實質(zhì)上是通過犧牲了部分準(zhǔn)確度來換取成本和能源的節(jié)省。對于準(zhǔn)確度要求高的場合，仍應(yīng)采用實液校準(zhǔn)。