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            | 超声气体流量计的干法校验简介 关键字:超声气体流量计,气体流量计,流量计    日期:2012-9-22 8:33:23
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            |         一般气体流量计的校验均是通过容积法或参照标准表进行的。但是,这样校验大流量时十分困难。超声气体流量计无论管径大小,可在使用现场进行干法校验,完成自身的标定。
 其基础是建立在声时测量精确度高,直接测出气体流速。对测试结果进行分析,调整仪表的
 校正因子来完成校验。这种方法对仪表的技术性能和质量提出了相当高的要求。
 从式(4.26)不难看出,流量传感器的声程长度和声道角应安装和测量准确。仪表所用集
 成电路和石英振荡器应该是高质量的。时间测量的精确度和稳定性要优于0. 01%。当气流静
 止时,顺向和逆向的声传播时间应没有差异,所指示的流量为零。
 在气流静止、温度稳定条件下,采集数百秒(测量时的脉冲每秒20~60次)的气流速度
 值,并加以平均。一个口径30cm的气体流量计,所产生的平均流速应低于3mm/s。最小的变
 化可为零,这是仪表校验的前提条件。在测量声速时,应保持压力、气体温度、成分、流速不
 变和精确的声程长度,仪表应工作正常。声速测量的精确度优于o.05%。声程长度可用声速
 的测量结果加以调整。
 干法校验不确定范围的分析如下。
 干法校验的不确定性有以下几个部分。
 (1)气流速剖面校正因子对于单声道不确定范围估计在l%;对于三声道约为o.4%;对于五
 声道约为0. 3%。
 (2)流量传感器的几何尺寸  主要为声程L,声道角θ和管道截面积S的误差应该控制好。例
 如,一个口径375mm,声道角60°,声程886. 025mm的流量传感器,根据经验估计各参量的
 不确定范围值,声道角约±o.05。;声程长度约±o.525mm;管径约±o.125mm。每一参
 量根据式(4.28)可以计算其不确定范围。声程长度为±0.06%,cos0为±o.15%,截面积S为
 0. 06%。这些因素加在一起最坏的情况,几何尺寸产生的不确定范围是±0. 27%。若按均方根
 误差计算不确定范围为±0.18%。
 (3)时间测量的不确定范围  传播时间测量的不确定范围可用零读数与增量误差之间的区别
 来评估。零误差与传播时间测量的分辨率及传播时间的补偿有关系。当流速为零时会引入传播
 时间上的不同,从式可得下式:
 
  
 式中  δt —— 时间测量误差;
 δt —— 气体流速测量误差。
 传播时间测量的不确定范围最大在l0ns。一个口径为375mm,声道角为60°,内部的气体
 声速为348m/s的表体,把时间测量的不确定范围转换为气体速度大约为1.5mm/s。若将流速范
 围变换为百分数,如图1所示。按每秒误差1.5mm所作出的一条相对误差曲线。若口径缩小,在
 低流速时将会补偿一个显而易见的大误差。
 
 
  图1          传播时间不确定范围内补偿产生的绝对误差和相对误差
 
 这条曲线表明传播时间测量的不确定范围,在低流速时是重要的,正常工作范围并不重要。
 作为参考,一个口径325mm的流量仪表,典型补偿误差为2mm/s。
 (4)仪表总的不确定范围超声气体流量计总的测量不确定范围是:流速剖面校正因子为K±0.3%;
 表体尺寸为±0. 18%。总的不确定范围为±0.48%,用均方根误差表示,则为:
 
  这个数值与顶尖世界级的校验设备所具有的不确定范围量值(0.25%~0.3%)相当。
 
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