微机钟罩式气体流量标准装置检测系统设计

　　气体流量测量标准装置钟罩流量测量标准装置、音速喷嘴流量测量标准装置、速度面积法流量标准装置等，一般是用空气作为标定介质的。目前的气体流量测量主要有体积流量测量和质量流量测量。不管那种测量方法都和气体介质的组分、性质，气体的流动性质有关。目前测量燃气流量仪表的计量精度最高为0.5级;标准装置精度为0.2级及以上。

　　钟罩装置测量性能准确可靠，但在使用中较易受到工作环境的影响。大气压力的变化，温度变化，光电脉冲发讯器以及人工操作都能引入误差，并且原有装置的同步控制由人工操作来保证。由于以上原因，目前钟罩式气体流量标准装置精度不高。检定及管理多为手工操作，管理困难，效率低下。鉴于此，以及计算机技术在各领域的广泛应用，利用上位计算机强大的计算能力和管理能力和下位单片机的实时处理控制能力，为提高系统检测精度和工作效率。采用计算机技术对当前钟罩式气体流量标准装置进行改造成为当前的一个有效途径。

　　1 理论模型

　　气体具有膨胀性和压缩性，当气体可以被当作理想气体时，其膨胀性和压缩性服从理想气体状态方程，即按理想气体三定律来处理。一切实际气体都不能满足理想气体状态方程，实际气体对理想气体状态方程有不同程度的偏离，因此引入了一个气体压缩系数来衡量这种偏离程度的大小。引入了气体压缩系数之后，理想气体与实际气体就统一起来了，对理想气体，z=1 对实际气体：z≠1;在标准状况下，多数常见气体的 z 略小于 1，少数略大于 1;z 随气体种类、压力和温度的不同而不同。典型的钟罩式气体流量标准装置如图左所示，采用 PVTt(压力P、容积 V、温度 T、时间 t)法测量。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。当可动的钟罩做下降运动时其中的气体被挤压出来。被挤压出来的气体经过被检流量计，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。检定方法分为三种，即容积法、质量法和尺寸法。容积法又分为静态容积法和动态容积法。本装置采用的是动态容积法。因水比热大，膨胀系数小，蒸发量小，腐蚀性小，无污染，价格便宜容易取得，故密封液本钟罩采用水，液槽用双桶式。本系统测量原理如下。

　　式中：V 为检定条件下钟罩的容积;VN为钟罩的标准容积;KV为补偿系数。

　　排出气体质量不变，由气体状态方程得流过被检流量计的气体体积