等精度传递理论在气体流量量值传递中的应用

　　0　引言

　　气体流量标准装置是对各种类型气体流量计进行量值传递,能提供确定准确度的流量标准设备。按其工作原则分类,主要有钟罩式气体流量标准装置、音速喷嘴法气体流量标准装置、PVTt法气体流量标准装置和标准表法气体流量标准装置。前三种标准装置各具特点,其基本特性是,提供的标准流量值稳定、可靠、准确度高。但对于普通气体流量计的检定来讲,其成本高,效率低。标准表法气体流量标准装置因其量值是由前三种标准装置传递的,固其准确度相对低,标准表的周期检定频繁,并且存在着标准表的检定和使用条件是否相同等问题,但对于普通气体流量计的检定有着效率高成本低的优点。综合几种气体流量标准装置的特点,河北省计量科学研究院为了解决本省气体流量量值传递的需要,应用等精度传递理论,于2006年建立了以音速喷嘴为主标准,以气体涡轮流量计为工作标准的高精度大流量气体流量标准装置。

　　1　等精度传递理论

　　等精度传递的定义是指,在流量量值传递中只要满足计量学的相同性基本原则。即流量计检定和使用时流体的流动特性相同。流体的介质特性相同,几何特性与检定过程相同,流量点相同。那么流量基准或标准的所复现的流量单位量值将会等精度传递给工作流量计,下面举例论证:

　　JJG198-80涡轮流量变送器检定规程规定,其检定准确度由式(1)确定

　　式中,Δ1为流量标准装置的准确度;Δ2为流量计的重复性(仪表系数相对极限误差最大者表示);Δ3为流量计仪表常数的非线性误差。

　　若在检定过程中满足流体的流量特性、介质特性、几何特性及检定特性等相同性原则。并把流量计的检定流量点作为使用流量点,则在满足上述条件下,式(1)中的Δ3便可忽略不计。流量计准确度为:

　　当Δ2<Δ1时,则δ≈Δ1。即当被检流量计的重复性(随机误差)远小于流量标准装置的准确度时,被检表的准确度便近似等于流量计标准装置的准确度,我们知道,在测量流体的流量测量中,容积式流量计和涡轮流量计,在定点使用时,其重复性是非常好的,一般可达到0·05%,甚至更高。另外,由误差理论中随机误差的特性,我们还知道在测量条件不变的情况下,进行等精度多次重复测量时,随着测量次数的增加其重复性(随机误差)将会随着测量次数的增加而减少。从理论上讲,当测量次数为无穷大时,其重复性将趋于零。因此,依据流量计和随机误差特性,完全可达到如上假设条件,所以等精度传递理论在实际中是完全可以实现的。