標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的組成

標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置主要由液體源、試驗(yàn)管路、標(biāo)準(zhǔn)液體流量計(jì)、計(jì)時(shí)器和控制設(shè)備組成。標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)管路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和穩(wěn)壓措施的要求與靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的相同。

　　隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、工藝控制、生產(chǎn)流程和成本控制的要求越來越高，越來越多高精度、高性能的流量計(jì)產(chǎn)品進(jìn)入到各個(gè)領(lǐng)域。如何保證這些高精度流量計(jì)產(chǎn)品的準(zhǔn)確性，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的計(jì)量工作提出了更高的要求。如何建立高精度、高可靠性、高效率的流量校準(zhǔn)裝置，已經(jīng)成為計(jì)量工作中的重要一環(huán)。

　　容積法和稱重法流量校準(zhǔn)裝置由于其便于溯源，基準(zhǔn)較易獲得，故在國內(nèi)的應(yīng)用時(shí)間較長，并廣泛用于企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室。但該型系統(tǒng)存在效率低，測量時(shí)間長，維修維護(hù)困難，易受干擾，適用范圍窄，成本高，隨著管線尺寸的增加，投資和系統(tǒng)尺寸成倍增加，對(duì)于流量計(jì)生產(chǎn)企業(yè)或測試任務(wù)繁重的實(shí)驗(yàn)室，已越來越難以滿足他們的需求。

　　標(biāo)準(zhǔn)液體流量計(jì)可以按檢定流量點(diǎn)給出標(biāo)準(zhǔn)流量，也可以按檢定流量范圍給出標(biāo)準(zhǔn)流量。標(biāo)準(zhǔn)液體流量計(jì)可以單臺(tái)與試驗(yàn)管路串連，也可以多臺(tái)并聯(lián)后再與試驗(yàn)管路串連。標(biāo)準(zhǔn)液體流量計(jì)可以是各種液體流量計(jì)，本章主要介紹液體流量計(jì)是電磁流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（本章簡稱標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）。標(biāo)準(zhǔn)表法適應(yīng)范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)，效率高，可靠性高，已得到越來越多企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可。

　　1、標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的組成

　　標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，即是指一種采用流量計(jì)作為計(jì)量基準(zhǔn)，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)，通過比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能。由于標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)法流量裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流，不需要使用換向器和啟停閥門，從而大大減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，尤其是換向器，消除了換向器設(shè)計(jì)制造誤差而引入的流量測量誤差。另一方面，由于實(shí)現(xiàn)了連續(xù)流，故而該裝置在保證直管段的條件下也可直接用于測量電磁、渦街、超聲等其他多種流量計(jì)，拓寬了使用范圍，提高了使用效率，簡化了現(xiàn)場操作。

　　圖1是一種采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)做為標(biāo)準(zhǔn)表的水流量校準(zhǔn)裝置。主要由流源系統(tǒng)（水箱和變頻調(diào)速水泵）、標(biāo)準(zhǔn)表組（多臺(tái)并聯(lián)安裝的質(zhì)量流量計(jì)）、被測表工位、閥門組（開關(guān)閥、節(jié)流閥）和信號(hào)采集與控制系統(tǒng)（頻率計(jì)數(shù)、毫安測量、數(shù)據(jù)采集、誤差計(jì)算、報(bào)告）組成。

　　圖1 系統(tǒng)工作原理簡圖

　　標(biāo)準(zhǔn)表部分由五臺(tái)高精度科里奧利質(zhì)量流量計(jì)組成，分別為CMF025，CMF050，CMF100，CMF200和CMF300；五臺(tái)流量計(jì)采用并聯(lián)的方法，最小流量可達(dá)到1.8kg/min，最大流量可達(dá)到3000kg/min，故而其量程比達(dá)到了1500。對(duì)于該流量范圍的任一流量，系統(tǒng)會(huì)選擇相應(yīng)流量范圍對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)表路徑作為其測試表，故對(duì)任一流量，只會(huì)有一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表作為實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)表，從而保證了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。安裝方案如圖2所示。

　　圖2 質(zhì)量流量計(jì)并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表組

　　2、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的檢定和校準(zhǔn)

　　標(biāo)準(zhǔn)表法裝置在使用過程中的一大問題就是如何進(jìn)行周期檢定和校準(zhǔn)，從而保證標(biāo)準(zhǔn)表的穩(wěn)定可靠和溯源。有以下幾種方法：

　　使用標(biāo)準(zhǔn)表和稱重法混合集成的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，通過使用串聯(lián)集成的稱重裝置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)實(shí)現(xiàn)在線式檢定。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要拆除標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，節(jié)省安裝調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)表的時(shí)間和由于拆卸標(biāo)準(zhǔn)表而可能造成的問題；缺點(diǎn)是投資大，設(shè)備復(fù)雜，由于集成有稱重法設(shè)備，操作維護(hù)復(fù)雜。

　　標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)離線式檢定，即將標(biāo)準(zhǔn)表流量計(jì)從裝置中拆除下來，在其它可以溯源的稱重法或體積法的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中進(jìn)行檢定，然后再將其裝回原標(biāo)準(zhǔn)表法流量裝置中。這一方法的問題是需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)進(jìn)行拆裝，大大增加了現(xiàn)場檢定的難度，并且不能排除人為安裝等因素所產(chǎn)生的問題，尤其在高精度的場合，該方法帶來了較大的不確定性。

　　綜合以上兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文介紹了一種新的方法，即傳遞標(biāo)準(zhǔn)表法。即使用一套傳遞標(biāo)準(zhǔn)表，將傳遞標(biāo)準(zhǔn)表在可以溯源的稱重法或體積法流量裝置上進(jìn)行檢定，評(píng)估其不確定度，然后將其作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，放入待檢定的標(biāo)準(zhǔn)表法流量裝置上，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)進(jìn)行檢定，這樣可以做到在不拆除裝置上標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的情況下直接對(duì)其進(jìn)行檢定。這種測試方法簡便易行，測試數(shù)據(jù)詳細(xì)可靠，故而通過較為詳實(shí)的數(shù)據(jù)，可以給出科學(xué)的不確定度評(píng)估方法。稱重法及傳遞標(biāo)準(zhǔn)表法溯源見圖3、圖4。

　　圖3 標(biāo)準(zhǔn)表法裝置的溯源鏈（稱重法）

　　圖4 標(biāo)準(zhǔn)表法裝置的溯源鏈（傳遞標(biāo)準(zhǔn)表法）