介紹了將具有數(shù)據(jù)通訊功能的電子秤改造為計(jì)算機(jī)控制的液體小流量檢定儀的原理和方法，從而實(shí)現(xiàn)液體小流量浮子流量計(jì)的檢定，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。

引言

液體浮子流量計(jì)的檢定可以分為容積法、稱重法 和標(biāo)準(zhǔn)表法。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行液體小流量浮子流量計(jì) 檢定時(shí)，由于場(chǎng)地等環(huán)境條件的限制，一般采用稱重 法，即用電子秤、電子秒表等作為標(biāo)準(zhǔn)，靠人工卡秒 表和讀電子秤的方式進(jìn)行檢定。這樣做的好處是連接 和拆卸管路、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的攜帶和安置較為方便，但這 種方法帶來的最大缺點(diǎn)是人為誤差難以消除，重復(fù)性 較差。

為了克服這些缺點(diǎn)，我們采用電子秤一具有數(shù) 據(jù)通訊功能的ACS -40D -XB多功能信函包裏秤作為 衡器標(biāo)準(zhǔn)，利用計(jì)算機(jī)作為控制器，將其改造為計(jì)算 機(jī)控制的液體小流量檢定儀，從而實(shí)現(xiàn)液體浮子流量 計(jì)的檢定。本文主要介紹液體小流量檢定儀的構(gòu)成、工作原理及其測(cè)量不確定度分析。

1.液體小流量檢定儀的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1稱重法的工作流程及原理

利用稱重法檢定液體浮子流量計(jì)的工作流程及原 理是：首先緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥，使流經(jīng)被檢浮子流 量計(jì)管路出口的液體流入放置在衡器上的容器內(nèi)，排除管道內(nèi)和附著浮子周邊的氣泡，然后調(diào)節(jié)流量使浮 子升到被檢的刻度點(diǎn)，待流體狀態(tài)和浮子穩(wěn)定后，流 量標(biāo)準(zhǔn)裝置分別記錄測(cè)量時(shí)間范圍內(nèi)的累計(jì)質(zhì)量，以 及檢定時(shí)的環(huán)境大氣密度和容器內(nèi)的液體密度，可按 下式計(jì)算流量：

式中：M為液體流入的質(zhì)量；t為液體的流入時(shí)間；ps 為稱量容器內(nèi)液體的密度；c為浮力修正系數(shù)。

由于檢定流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)流量裝置不是采用砝碼， 則c = pjps - Pa ),式中：P這為檢定時(shí)環(huán)境大氣密度。 然后再換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即刻度狀態(tài)）下的流量qN ：

式中：k為修正系數(shù)。

1. 2檢定儀構(gòu)成

液體小流量檢定儀由測(cè)量范圍0 ~ 40 kg的電子 秤、計(jì)算機(jī)、閥門和容器等組成，如圖1所示。由于 該電子秤采用RS232接口，與目前的計(jì)算機(jī)均配置 USB接口不匹配，因此，特增加了 RS232 -USB接口 轉(zhuǎn)換器，使得計(jì)算機(jī)能夠控制電子秤，電子秤也能將 測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。

1. 3檢定儀工作原理

由于采用計(jì)算機(jī)控制，使用者可自行設(shè)定需要采 集的液體流入質(zhì)量和流入時(shí)間，所以浮子流量計(jì)的檢定方式分為定量法和定時(shí)法兩種。電子秤將采集到的 質(zhì)量信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過軟件控制累計(jì)的 質(zhì)量和時(shí)間，按公式（3)計(jì)算液體流量（為了描述方 便，以下均省去了浮力修正系數(shù)等計(jì)算過程）。

式中：M為液體流入的質(zhì)量；t為液體的流入時(shí)間。

定時(shí)法：通過計(jì)算機(jī)界面輸入需要測(cè)量的時(shí)間段， 點(diǎn)擊“開始”按鈕，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記下開始測(cè)量的時(shí)間 并從電子秤上采集此時(shí)的質(zhì)量（即開始質(zhì)量）。當(dāng)?shù)竭_(dá) 預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集電子秤上的質(zhì)量 (即結(jié)束質(zhì)量），按公式4計(jì)算出液體流量。

流量=(結(jié)束質(zhì)量-開始質(zhì)量）/測(cè)量時(shí)間（4) 定量法: 通過計(jì)算機(jī)界面輸入開始質(zhì)量和結(jié)束質(zhì) 量，點(diǎn)擊“開始”按鈕，計(jì)算機(jī)連續(xù)采集電子秤的質(zhì) 量，當(dāng)采集的質(zhì)量達(dá)到設(shè)定的開始質(zhì)量時(shí)，計(jì)算機(jī)開 始計(jì)時(shí)（即開始時(shí)間），當(dāng)計(jì)算機(jī)采集的質(zhì)量等于設(shè)定 的結(jié)束質(zhì)量時(shí)，停止計(jì)時(shí)（即結(jié)束時(shí)間），按公式(4)計(jì)算出液體流量。

1.4應(yīng)用軟件

運(yùn)用基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的delphi語(yǔ)言開發(fā)的應(yīng)用程序，界面友好，程序流程圖如圖2所示，使 用者啟動(dòng)應(yīng)用程序后，可根據(jù)工作需求選擇定量法或 定時(shí)法進(jìn)行液體浮子流量計(jì)的檢定。如果設(shè)置的時(shí)間 或質(zhì)量參數(shù)不符合要求，應(yīng)用程序?qū)?bào)故，待重新設(shè) 置合理的數(shù)據(jù)后才能繼續(xù)工作，該程序還可根據(jù)檢定 時(shí)間來查詢以前的檢定記錄。

液體小流量檢定儀的軟件主界面如圖3所示。

2.液體小流量檢定儀的實(shí)際應(yīng)用

用液體小流量檢定儀對(duì)一臺(tái)1.0級(jí)、測(cè)量范圍為 40 ~400 L/h的轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行檢定，介質(zhì)為水，采用 定時(shí)法。主要檢定數(shù)據(jù)如表1。

在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，液體小流量檢定儀采樣率也 是影響測(cè)量準(zhǔn)確性的主要因素，只要將采集時(shí)間設(shè)置 長(zhǎng)一些，就能夠有效地減少由于采樣率不夠帶來的誤 差。

由于對(duì)液體采用實(shí)時(shí)稱重的方式，流入容器內(nèi)液 體下墜的沖擊重量在采集開始和采集停止時(shí)可看做一 致，特別是在流量小于10 L/min的條件下，其差值忽 略不計(jì)，所以該液體小流量檢定儀檢定浮子流量計(jì)的 重復(fù)性較好。

3.測(cè)量不確定度評(píng)定

以液體小流量檢定儀檢定一臺(tái)測(cè)量范圍40 ~ 400 L/h轉(zhuǎn)子流量計(jì)為例，在該流量計(jì)的上限測(cè)量點(diǎn)400 L/h處進(jìn)行不確定度分析。

在400 L/h測(cè)量點(diǎn)，取采樣時(shí)間為1 min,此時(shí)采 集的體積為400/60 =6. 66667 (L),介質(zhì)為水，質(zhì)量名 義值 6.65533 kg。

3.1電子秤引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A

由電子秤說明書給出的相對(duì)誤差為± 1/3000,為

3. 3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

在400 L/h點(diǎn)測(cè)量6次，電子秤得到測(cè)量列為

6.593, 6.590, 6.591, 6.592, 6.590, 6.593 kg。重

4.結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)電子秤改造為液體小流量檢定儀的試驗(yàn)進(jìn) 行分析可以看出：使用該液體小流量檢定儀可以開展 液體流量小于10 L/min的浮子流量計(jì)的檢定工作，且 具有操作簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定，攜帶方便的特點(diǎn)，適 合現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢定工作。