高准确度标准表法流量标准装置的研究

　　1　引　言

　　在我国现有流量标准装置中,采用称重法和容积法的装置占多数,标准表法的起步比较晚,但作为一种具有高效、准确、检定范围容易拓宽等优点的检定方法,在我国的发展还是比较快的[2],尤其是随着自动化和计算机技术的发展,为提高标准表法流量标准装置的准确度和检定效率提供了新的技术手段。

　　2　标准表法流量标准装置的原理

　　用标准表法进行流量计检定时,要求在检定过程中流量保持恒定,所以首先应保证检定的整个过程水塔处于溢流状态。检定开始时,调节流量到指定的大小,待流速稳定后,同时对标准涡轮流量计与被检流量计的信号脉冲计数,一段时间后,同时停止两流量计的计数并记录,设计数值分别为NS、NM,假设该流量点标准涡轮流量计的仪表系数为KB(l/m3),则被检流量计在该流量点的仪表系数KM(l/m3)可用下式得到:

　　从标准表法的原理可看出,要想得到被检流量计在检定流量下准确的仪表系数KM,必须保证可以准确地测量到NS、KB和NM的值。

       3　准确脉冲计数的实现

　　由于常用的计数器芯片是在脉冲信号的上升沿或下降沿计数,而在计算机控制系统中,计数器的累计脉冲的启停信号都是计算机发出的,如图1所示,以下降沿采集脉冲为例,从计算机发出“开始”指令到下一个脉冲下降沿被计数,可能已损失了将近一个周期的时间,对于“结束”指令也有同样的情况。由于标准表输出信号的频率有时会很低,这种脉冲和时间的不同步将对计量结果产生误差,例如本流量标准装置中Φ200的标准涡轮流量计在最小使用流量时它的频率为30Hz,采集10 s后的总脉冲数如果丢失一个脉冲,就会产生0.33%的测量误差,这显然满足不了建立高准确度流量标准装置的要求。为了保证其计量准确度,标准表需要一定位数的计数值,因此就需要较长的检测时间T,这将加长了检定时间,增加了能量消耗,降低了检定的效率。为了克服这个缺点,作者设计了一种快速、高精度的计数方法———同步脉冲计数法。

同步脉冲计数法的原理如图1所示,它要求记录下检定过程中被检表在计算机启停命令之间的完整脉冲数NM及这些脉冲所花费的实际时间T2,同时记录下标准表在此过程中的完整脉冲数NN及实际花费时间T1,检定结束时,我们真正想得到的是在被检表发出脉冲NM的T2时间内,标准表的相应脉冲数NS,考虑到流量标准装置在检定流量计时具有稳定的流量这一特点,又有涡轮流量传感器在一定流量下发出的频率f是一定的,因此可以利用脉冲插值进行修正: