基于流量计作传递标准检定工作量器的研究与分析

于陆军 张焕程

摘要：水流量标准装置中工作量器數据的正确性关系到整套装置的准确度和量值传递的可靠性，本文用实验研究和理论分析的方法，用高准确度、高重复性的流量计作为传递标准，用来标定工作量器。实验数据和结果分析表明，只要流量计准确度足够高，重复性足够好，使用流量计来检定工作量器是一种切实可行的方法。

关键词：流量计;工作量器;容量标定

一、工作量器传统检定方法及缺点

静态容积法水流量标准装置常使用工作量器作为主标准器，工作量器的标准值一般二等标准量器传递。JJG 164-2000《液体流量标准装置检定规程》和JJG 259-2005《标准金属量器检定规程》都明确规定了工作量器的检定方法[1，2]，即用已知容积值的高准确度的标准金属量器，其容积与被检工作量器的容积比值应不小于1：5或1：10，用水做介质，注入被检工作量器，在考虑温度修正的前提下，比较、确定工作量器标准容积值及刻度线，用该方法检定工作量器的容积示值，十分可靠、可信。但标准金属量器容积与被检金属量器的容积比值应不小于1：5或1：10规定了不能用太小的标准量器以太多的次数来传递容积量值给较大容积的工作量器。造成很多大容量的工作量器不太合适或并不能用标准量器来检测，尤其是目前已有许多大口径流量标准装置的工作量器容积达数十立方米[3]，如开封流量测试中心的水流量标准装置的工作量器容积达50m3、75m3和150m3，江苏省计量院流量中心大流量装置工作量器达33m3、70m3。并且检定时需要把标准量器架高，实际中多有不便，室内高度不够时甚至无法采用量入法进行检定，采用量出法则需要配置密封量器及稳压气源等。此时，可以考虑采用流量计作为传递标准，在对其限定使用条件下实际标定后，采取必要的技术措施，以实现对工作量器进行检定。

本文主要讨论以流量计作为传递标准，将流量计标准累计体积量值传递给静态容积法水流量标准装置中5000L工作量器，并可进一步推广到传递更大容积量值的检定方法。

二、标准流量计的选择

把标准流量计累计容积值传递给工作量器的过程分三步进行：（1）高准确度水流量标准装置多次定点标定标准流量计，将装置的标准容积量值传递给“标准流量计”，得出标准流量计的定点系数，并取多次测量平均值。（2）用标准流量计标定工作量器，将标准容积量值传递给工作量器，获得工作量器的标高、标称容积值。（3）将流量计标定出的标高（容积值）与直接使用二等金属量器标定的标高（容积值）进行定量比较、分析，确定方法可行性。

为保证量值传递的准确性、有效性，选用一台高重复性、高频率脉冲信号输出的0.2级流量计作为标准流量计。

三、实验数据

水流量标准装置扩展不确定度U=0.05%（k=2），其中主标准器为二等金属量器，使用此标准装置对一台DN20mm流量计进行特定点多次重复标定，特定点流量为3.0m3/h，确定其流量系数。

由表1可得，此台流量计在3.0m3/h流量点处的平均流量系数=360. 18 P/L，六次测量的重复性=0.018%

获得标准流量计在3.0m3/h流量点处流量系数，确定重复性较优后，用此台标准流量计标定实验室中5000L工作量器，再用500L二等标准量器标定5000L工作量器，获得数据如表2。

由表2可得，误差平均值=0.030%。

四、数据分析

1.标准流量计获得的5000L容积数据与使用二等金属标准量器直接比较获得的5000L容积数据，二者误差平均值是0.030%，二者最大误差是0.045%，最小误差是0.016%，两个实验结果比较符合。

2.如果选择准确度、重复性、稳定性更好的电磁流量计、涡轮流量计、科里奥利质量流量计等，则会进一步提高数据的吻合度。

3.用此方法检测工作量器，尤其是数十、数百立方米大容积工作量器，将会在保证工作质量的前提下，节省大量时间，降低劳动强度，保障了人员操作的安全性。

4.根据不同容积的工作量器，选择不同口径的标准表，优化检测时间，并考虑温度变化等相关因素，所获得的容积数值可能获得较大优化，进一步提升量值传递的可靠性。

参考文献

[1] JJG 164-2000 液体流量标准装置检定规程[S] .

[2] JJG 259-2005 标准金属量器检定规程[S] .

[3] 李峥. 水流量标准装置不确定度和流量稳定性研究[D].天津：天津大学，2009.