钟罩式气体流量标准装置不确定度分析

　　1　引言

　　钟罩式气体流量标准装置是以空气为介质,对气体流量计进行检定、测试的计量标准设备,在我国各级计量测试研究机构应用广泛。本文对钟罩的不同检定方法、检定条件作一比较,对每一种检定方法给出不确定度分析,以便指导和规范钟罩检定工作,并以此作为测量结果不确定度评估的理论基础。

　　2　工作原理

　　典型的钟罩式气体流量标准装置如图1所示。可动的钟罩和固定的液槽形成一个容积可变的密封空腔。钟罩下降过程通过压力补偿机构,使其内部气体压力保持一定值,不随钟罩浸入密封液中的深度而变化。钟罩两挡板之间的容积是固定的,将流量计指示的流量与钟罩排出气体的体积相比较,即可计算出流量。

　　3　检定方法简述

　　3·1　动态法

　　动态法又分为动态容积法和动态质量法,分别配以标准量器和称重设备。工作时,随着钟罩的下降,钟罩排出的空气将密封容器里的水顶出来,水经换向器和回流管流回水池中;当第一个挡板触发光电发生器时,换向器换向,水流入标准量器或称量容器中;当第二个挡板触发光电发生器时,换向器再次换向。通过读取标准量器或秤(和水的密度)的值并进行温度修正,即可得到钟罩两挡板间容积值。

　　3·2　静态容积法

　　静态法与动态法相类似,只是没有换向器,检定容积段对应的不是挡板,而是标尺刻度,开始和结束用阀门控制。

　　3·3　尺寸法

　　通过测量钟罩二挡板间的距离(或直接用标尺定义纵向距离)、钟罩的外围周长及钟罩下降引起的水面升高距离等数据来计算出钟罩的容积。

　　3·4　标准流量计法

　　用重复性好的流量计来检定钟罩,由于国内气体流量量值传递水平不够高,该方法较少使用。

　　4　各检定方法的比较

　　4·1　动态法

　　检定条件与实际工作条件基本相同,所引起的附加误差较小。当实验过程中环境温度变化时,需作温度修正。由于温度修正的准确度较低,在温度变化梯度大时,会使检定数据分散,影响检定结果。

　　当提升钟罩时,在钟罩表面会附着一层液膜,随着时间的延续,该液膜会由厚变薄,对高准确度钟罩,此影响不可忽略。为减少该影响,在工作时,应固定钟罩提升时间,并分别使放水速度与装置最大流量和最小流量相一致。正确使用标准,严格进行温度修正也是必不可少的。

　　4·2　静态容积法

　　与动态法有类似之处。但由于是静态读尺,还会产生读尺误差。国际上不推荐使用该种方法,相关的研究资料较少。