钟罩式气体流量标准装置.pdf

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1、第五节钟罩式气体流量标准装置第一部分概述N钟罩装置的作用钟罩式气体流量装置的不确定度一般为MKNB～MKRB，压力在NMMMm~～RMMMm~范围，压力波动在NMm~～RMm~，由于其量值直接溯源到长度、压力、温度和时间，是原始法气体流量装置。钟罩式气体流量装置具有压力稳定、流量稳定、重复性好、易于溯源、操作方便等特点，可实现对低压损流量计的校准，因此各国均将钟罩作为低压气体小流量装置的国家基准。O钟罩装置的特点标准体积值准确：由于标准体积仅与钟罩下降的距离及钟罩内横截面有关，相关影响因素较少，因

2、此标准体积的不确定度很小。重复性好：从原理上看，其重复性仅与钟罩运动速度、光电开关测量的重复性及环境温度变化等因素有关，而这些影响因素均很小，因此其重复性好。内压稳定：由于钟罩是悬浮在液体上面的一个封闭容器，通过浮力补偿机构的作用使得钟罩受到的向下的合力为一恒定的力。不管是通过钟罩自身重力向外排气的方法，还是通过外界压缩空气向钟罩内充气的方法，钟罩内气体的压力始终保持在一个稳定的状态，其钟罩内压力的稳定性或称为压力波动最高可达到Nm~。这对减小测量结果不确定度起着至关重要的作用。流量稳定：由于流量

3、值为钟罩运行速度与钟罩内横截面积的乘积，钟罩内压稳定，因此能够容易地使流量达到并稳定在设定流量点上。第二部分钟罩的定性分析一、装置的结构与原理１象限补偿式钟罩１．1装置结构钟罩式气体流量标准装置结构如图5-1所示。钟罩１是一个上部有顶盖，下部开口的容器，液槽２内盛满水或不易挥发的油。有的钟罩在液槽底部焊接一个圆筒形开口容器，叫作“干槽”。由于液封的作用，使钟罩内成为一个密封容器，导气管３插入钟罩１内，顶端露出液面，其高度以钟罩下降到最低点时不碰到钟1罩顶盖为宜。为了避免钟罩下降时晃动，钟罩两边和钟

4、罩内下部装有导轮６及立柱上的导轨７，导轮沿着导轨７和导气管３滚动。钟罩上部系有钢丝绳或柔绳，通过定滑轮９、１０。配重物１１用来调整钟罩内压力，补偿机构１２用来当钟罩下降时，补偿液槽内液体对钟罩产生的浮力，使钟罩内压力保持恒定。温度计１３和压力计１４分别测量钟罩内气本温度和压力。在标尺１５上装有下挡板４和上挡板５，二挡板之间为一定的容积，在液槽边缘装有光电发讯器１６与计时器连动，温度计１７和压力计１８分别测量被检流量计的温度和压力。鼓风机１９用以向钟罩内充气，使钟罩上升。压板２０，阀门２１、２２以及

5、液位计８是用来固定钟罩，向钟罩鼓风和调流用。N．２工作原理打开阀门２１，关闭阀门２３，开动鼓风机（也可用压板２０），空气通过导气管进入钟罩１，使钟罩上升，当钟罩上升到最高位置时，即下挡板露出一段距离以后，鼓风机停止送风，关闭阀门２１。停一段时间，待钟罩内气体温度稳定后，开始检定流量计。打开阀门２３和２２，钟罩式气体流量标准装置本身是一个恒压源并给出标准容积的装置。该装置利用钟罩本身的重量超过配重物及其他重力并为一个常数，该常数确定了钟罩内的压力。补偿机构１２是克服浮力的影响，使该常数不随钟罩浸入水

6、中的深度而改变钟罩内压力，保证了流量的稳定性。打开阀２３和调节阀２２，钟罩以一定流速下降，钟罩内气体通过导气管经被检定的流量计流入大气。当下挡板４遮住光电发讯器时，计时器开始计时，被检流量计同时也开始计数，钟罩继续下降。当上挡板５遮住光电发讯器时，计时器停止计时，被检流量计同时也开始计数。记下１３、１４钟罩内的温度值狋ｓ和压力值p以及１７、１８流s量计前的温度值T、压力值p和大气压力p。二挡板之间的钟罩容积V事先mmaB已标定过。2图5-1钟罩式气体流量装置１—钟罩；２—液槽；３—导气管；４—下挡

7、板；５—上挡板；６—导轮；７—导轨；８—水位管；９、１０—定滑轮；１１—配重物犌１１；１２—补偿机构；１３、１７—温度计；１４、１８—压力计；１５—标尺；１６—光电发讯器；１９—鼓风机；２０—压板；２１、２３—阀门；２２—调节阀；２４—被检流量计2凸轮补偿式钟罩2.1系统组成钟罩式气体流量装置由机械部分和控制部分及数据采集处理部分组成。机械部分主要由钟罩、密封液槽、液位平衡机构、浮力补偿机构、导向机构、钟罩质点调节机构、管路、底座等组成。控制部分主要由风机、阀门、光电传感器、限位开关等组成，测量系

8、统主要由温度传感器、压力传感器、湿度传感器、激光干涉仪、计时器、流量计信号等量的测量组成。（见图RJO）。3图5-2钟罩装置组成示意图N——密封槽；O——密封液；P——测湿；Q——钟罩；R——测温；S——导向系统；T——调中机构；U——激光干涉仪；V——凸轮；NM——测压；NN——浮力补偿重锤；NO——液位平衡重锤；NP——液位平衡筒。2．2工作原理如图1所示，装置工作时钟罩向下运动，将钟罩内气体通过管路、流量计排出。在钟罩向下匀速运动时，钟罩内的压力是一稳定值。且气体在这个过程中