液体流量装置中有关换向器和稳定性检测的不确定度

　　1　关于平均流量时间间隔的测量问题

　　1·1　换向器的换向过程

　　如图1所示,液流从管道出口安装的喷嘴8流出,经过换向器的截流隔板7流入工作量器1(或称测量容器)中,用电磁铁2(或气动)的方法使截流隔板绕轴5旋转,利用隔板的分水室流入或流出工作量器。换向器在转动时,通过装在旋转轴5上的折光板,折挡脉冲信号发讯器6的光束,将其发出脉冲信号传给计时器4,使计时器启动或停止[1]。在换向器换向的过程中,流入工作量器中的液体流量的变化情况示于图2。

　　在AC和DG段上是截流隔板7截断液流的过程,此时单位时间内流入工作量器的液体量按Q1(t)的规律从0改变到QH,然后按Q2(t)的规律从QH改变到0,即出现了持续时间为t1的开始阶段的过渡过程和持续时间为t2的结束阶段的过渡过程。点B和E分别为计时器接通和断开的时刻。

　　1·2　平均流量时间间隔划分的正确性取决于不确定度

　　如果计时器4在过渡过程正中间启动[2,3],由图2可得标准不确定度为:

式中:t′1为从计时器接入时起到开始过渡过程结束为止的时间间隔;tH为以规定的流量注满测量容器(或称量质量)的所需时间;t′2为从结束阶段过渡过程开始起到计时器断开为止的时间间隔;QH(t)为CD段的流量。

式中k为常数。

　　则换向器换向时流量测量的B类不确定度的理论计算公式为

　　例如:某水流量标准装置DN=100 mm台位的大流量Qmax=201 m3/h,tH=45·341 s,a=26 mm,L=330 mm,φ=15°。换向器测量结果(见表1):t1=0·022 5 s,t2=0·032 4 s,Δt=0·009 94 s,试计算换向器测量结果的B类和A类标准不确定度urB(QV)。

　　换向器扩展不确定度:

　　2　流量装置的稳定性

　　从而才具有直接测量ΔV和Δt的可能,只有在提高装置循环系统的稳定性的条件才有实效[4~6]。

　　(2)凡是以动能、动量、动量矩的原理设计开发的流量计,在建立基本方程式时,都是假定液体处于稳定流(而定常流)的状态中,是由稳定流动的伯努利方程和连续性方程式导出。

　　(3)装置稳定性不仅与局部阻力系数ζi有关,而且也与沿程阻力系数λ有关,沿程阻力系数λ又是雷诺数Re的函数[5]。流量公式:

　　由式(11)可以看出,对于确定的装置,d、g都是常数,若h(恒压头)和α确定后,装置的稳定性完全由沿程和局部阻力系数决定。

　　(4)流量装置不稳定会造成流量仪表常数(或系数)严重偏离真值。流量稳定性量化的指标Ipi为:

式中:α为波形系数;bp为频率系数;n为与流量计类型有关的指数。

　　对于不可压缩紊流:差压流量计n=1/2;对于线性流量计如涡轮、涡街和超声波等流量计n=1。当n=1,α=0·25(矩形波),bp=1·0,对全部流量计Ip达到最大值。如果设Ip=1·001即脉动影响产生的扩展不确定度0·1%,则