《附加质量对pVTt法气体流量装置影响研究》.pdf

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1、工业计量流量计量·19·DOIi10．13228／j．boyuan．issnl002—1183．20140304附加质量对pVTt法气体流量装置影响研究龚磊，龚中字，陈风华，吴明清，刘幸，陈国平(1．重庆市计量质量检测研究院，重庆401123；2．重庆大学，重庆400044)摘要：文章分析了pVTt法气体流量标准装置试验过程中附加质量的来源，得到了各种工况下附加质量的计算方法；分析了使用三通换向阀的pVTt法气体流量装置附加质量引起的测量不确定度，并给出减小附加质量测量不确定度的策略。关键词：计量

2、学；pVTt法气体流量标准装置；附加质量；不确定度文献标志码：A文章编号：1002—1183(2015)02—0019—02pVTt法气体流量装置主要检定临界流喷嘴，2附加质量的来源及计算并对高准确度气体流量计进行量值传递，是可靠的原始级气体流量标准装置。国内关注较多的是2．1检定音速喷嘴微小流量的pVTt法气体流量装置，或其温度特根据规程⋯，附加质量Am的计算公式为：征，对附加质量研究较少。附加质量估算非常重要，严重影响pVTt法气体流量装置准确性。本文△m=AV[Po—PF)(1)将研究附加质

3、量对pVTt法气体流量装置测量不确式中：△为附加容积；R为空气气体常数；P。、定度的影响。分别为检定开始时大气绝对压力和温度；PTF分别为检定结束时管道内气体压力和温度。1装置结构及测量原理确定开关阀时间系统差时，需连续快速I7．次充气，附加质量计算公式应为：流入式常压气源pVTt法气体流量标准装置工△m=AV作原理是：在某一时间间隔t内，气体流人容积为＼(Pol一嚣+一罨‘+Po．一Pv．)的标准容器，根据标准容器内气体绝对压力P和(2)热力学温度的变化，求得流人标准容器的气体式中：P。一p。T

4、o。一分别为1～n次充气时管瞬时质量流量。pVTt法气体流量标准装置结构示道内的压力及温度；P一PTF～分别为1～意图如图1所示。n次充气结束时管道内的压力及温度。附加质量修正对开关阀时间系统差具有不可忽略的影响。充气次数n越多，附加容积越大，影响越大。2．2检定流量计随着高准确度特别是0．2级的大口径气体流量计使用日益增多，其量值溯源需求日益增加。使用pVTt法气体流量装置检定气体流量计成为合理选择。pVTt法气体流量装置检定气体流量计的流程为：调节三通换向阀使气流流经缓冲容器，控制音速喷嘴组阀

5、门调节检定流量；控制三通换向阀向标准容器充气，检定开始；控制三通换向阀使图1pVTt法气体流量标准装置结构示意图气流流经缓冲容器，检定结束；等待并采集标准容器温度压力，计算得出仪表性能。作者简介：龚磊(1981一)，男，高级工程师；收稿日期：2014—11—07·20·流量计量2015年第25卷第2期喷嘴后至三通换向阀之间管道容积为附加容Am<～<孽一0．·2％(7)’积，流量调节完成后三通换向阀门换向标准容器的瞬间，其压力和温度分别为p、，检定完成AV使用水标定，其测量不确定度：“(△)=后三通

6、换向阀门换向缓冲容器的瞬间，其压力和温度分别为p、，则附加质量为：：0．1％。甓)㈩使用A级四线制铂电阻配合16位高精度A／D模块测量，使用时将实际值输入且分段补偿采用阀门反馈信号可控制阀门启停与计时器启使用，温度传感器在0～50oC测量不确定度为停完全同步，喷嘴保持音速的情况下，流经被检表0．015Q(k=2，后为置信因子)，经换算得温度测的气体在阀门启停过程中进入了附加容积内。由于量不确定度为0．05℃(=2)，取温度不均匀性附加容积内的温度及压力为换向的瞬间采集，阀门引起的测量误差为0．25

7、℃，取两者的算术相加值系统时间差的影响可包含在附加容积质量计算中。为温度的最大误差0．3℃，取充气时气体温度3附加质量引起的不确定度分析为2O℃，则温度测量不确定度为：充气质量的计算公式为：M(T)=—=0．06％(8)293．15×43m=m一△m=PF"一]一[甓一甓](4)绝对压力变送器量程为0～110kPa，用时将实际值输入且分段补偿使用，在全量程范围内即式中：m为标准容器内空气质量；为标准容器输出0～5V范围内，变送器的测量不确定度U：容积；P、TE分别为检定开始时容器内气体压力0．00

8、04V(k=2)。55kPa对应的输出电压为和温度。2．5000V，p及P；使用同样的变送器测量，则则附加质量影响为：(p)=u(p)=55×△m甓】=0．0044(kPa)(9)m[一]一[甓一p一'F]a～v(5)(p一p；)：：0．88％充气前后容器内温度用同一组温度传感器测量，(10)检定时需等待较长时间确保容器内温场稳定，充气前附加质量测量不确定度为：后温度近似相等，即一。同理，充气时长较短，／'c(Am)=~／u(；)+“；(av)+2pEt—p)流动做功不明显，用同一