摘要：以系列的實(shí)驗數據和數學(xué)模型為依據，對液體渦輪流量計(以下簡(jiǎn)稱(chēng)流量計)誤差評定的方法做出具體地運算、分析，并闡述觀(guān)點(diǎn)，得出結果；為技術(shù)人員合理選擇流量計的誤差評定方法提供較全面的理論論證和技術(shù)支持；

流量計量的主要內容之一就是研究不同流體在不同條件下的流量測量方法，并提供相應的測量?jì)x表。所以研究測量方法需對誤差進(jìn)行評定，選擇測量?jì)x表需關(guān)注質(zhì)量指標，而誤差、準確度等級等又是儀表主要的質(zhì)量指標?；谝陨弦蛩?，以流量計為對象，用實(shí)測數據對其誤差評定結果做出具體分析、論證，以探討誤差評定工作的具體方法和選擇合理的方法。

1、簡(jiǎn)述相關(guān)名詞、術(shù)語(yǔ)定義

①法蘭夾裝式液體渦輪流量計：渦輪流量計是一種流量測量?jì)x表，流動(dòng)流體的動(dòng)力驅使渦輪葉片旋轉，其旋轉速度與體積流量近似成比例（線(xiàn)性關(guān)系）。信號輸出方式包括脈沖、模擬量或數字通信方式。結構原理見(jiàn)圖1。

②k系數：?jiǎn)挝惑w積的流體流過(guò)流量計時(shí)流量計發(fā)出的脈沖數。單位為（m³）-1或L-1；使用儀表K系數計算流量計示值誤差為A類(lèi)，使用累計流量計算流量計示值誤差為B類(lèi)；

③*大允許誤差：對給定的測量?jì)x器、規范、規程等所允許的誤差*限值。

④引用誤差：測量?jì)x器的誤差除以?xún)x器的特定值（注：該特定值一般稱(chēng)為引用值。例如：可以是測量?jì)x器的量程或標稱(chēng)范圍的上限）。

⑤*小二乘法：就是在精確度相等的許多測量值中求得*優(yōu)概值（*佳值、*可信賴(lài)值）的方法，這時(shí)各測量值殘差的平方和應為*小。

2、流量計的數學(xué)模型

2.1 使用儀表系數k計算示值誤差的公式

式中，Ky為*i檢定點(diǎn)*j次檢定的系數，（（m³）-1或L-1）；Ny為*i檢定點(diǎn)*j次檢定時(shí)流量計顯示儀表測的脈沖數；Vy為*i檢定點(diǎn)*j次檢定是標準裝置測的的實(shí)際體積（m³或L）；β為檢定用液體在檢定狀態(tài)下的體積膨脹系數；（θ，）y、（θm）y為*i檢定點(diǎn)*j次檢定時(shí)標準裝置和流量計處的液體密度；k為檢定用液體在檢定狀態(tài)下的壓縮系數；（Ps）y、（Pm）y為*i檢定點(diǎn)*j次檢定時(shí)標準裝置和流量計處的液體表壓力，（Pa）。

2.2 使用累計流量計算示值誤差的公式

式中，Ey為*i檢定點(diǎn)*j次檢定的相對示值誤差，（%）；Vy為*i檢定點(diǎn)*j次檢定是標準裝置測的的實(shí)際體積（m³或L）；（Va）y為*i檢定點(diǎn)*j次檢定時(shí)標準器換算到流量計處狀態(tài)的累計流量值（m³）。

*i檢定點(diǎn)被檢流量計的相對是指誤差按

2.3 使用a、b值數據擬合計算引用誤差的公式

設流量計頻率f（Hz）為X，流量Q（L/s）為Y，即：

式中，n為測量點(diǎn)次數；Σx為x的代數和（*1點(diǎn)加至n點(diǎn)）；Σy為y的代數和；（Σx）²為每點(diǎn)和平方（1點(diǎn)加至n點(diǎn)）²；Σxy為每點(diǎn)fx乘Qy之和；Σx²為fx每點(diǎn)平方和（n²加n²加至n²）；

將計算出的、值代入公式Y=af+b中，和每個(gè)點(diǎn)相乘求出（理論值）；再算出每個(gè)流量點(diǎn)實(shí)際值與理論值之差值；找出*大的值除以其流量上限，即引用誤差E=Q（理論值）-Q（實(shí)際值）/Q（*大）。

3、實(shí)驗數據、數據處理及分析

3.1 流量計相關(guān)技術(shù)信息說(shuō)明

選用金湖凱銘儀表有限公司的型號為KCLL-H10、編號為1037060的流量計。

3.2 流量計試驗及數據處理一覽表

數據說(shuō)明：為了更直觀(guān)地探討流量計在合理選擇誤差評定的方法以及由此涉及儀表計量特性等具體因素的影響，故在表1和表2中均分別以航空RP-3號噴氣燃油（低黏度）、航空10號液壓油（中黏度）為檢定介質(zhì)在相同的量程下檢定分別出2組數據；表1中誤差評定的計算公式來(lái)自JJG1037-2008《渦輪流量計檢定規程》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規程）中（1）～（4），得出示值誤差（線(xiàn)性度）；表2中誤差評定的計算來(lái)自*小二乘法運算公式算出值進(jìn)行數據擬合求出理論值，*后得出儀表的引用誤差。此計算公式來(lái)自為《規程》以外的誤差評定方法。

3.3 流量計實(shí)驗數據的分析探討

從表1數據中可以很直觀(guān)地看出；兩種檢定介質(zhì)檢出的儀表示值誤差相差非常大，用燃油為檢定介質(zhì)的數據儀表示值誤差為0.65%，而用液壓油為檢定檢定介質(zhì)的儀表示值誤差為13%，這時(shí)因為流量計工作時(shí)渦輪旋轉力矩是與被測流體的密度ρ成正比，被測流量密度發(fā)生變化將會(huì )直接影響到作用在渦輪上的轉動(dòng)力矩成比例的增減，所以當被測液體黏度大于15×10-6m²/s時(shí)，測量（示值）誤差就明顯增大，故流體黏度對流量計特性影響*大。這也就印證了速度式流量計只適合低黏度介質(zhì)測量工作。一般來(lái)說(shuō)，流量計的口徑越大，黏度變化對流量計線(xiàn)性影響越小，反之，口徑越小則影響就越大。

從表2數據中也可很直觀(guān)地看出：數據采用*小二乘法為流量計誤差評定的方法，通過(guò)計算求得兩組a、b值，進(jìn)行數據擬合，并得出相應的儀表引用誤差（計算公式取自2.3節）；其中以燃油為檢定介質(zhì)的儀表引用誤差為0.13%，液壓油為檢定檢定介質(zhì)的儀表引用誤差為0.37%，流量計的精度等級有了明顯的提高。

通過(guò)對表1、表2兩組數據的分析探討，由此可以得出結論：無(wú)論此臺流量計的使用介質(zhì)是燃油（低黏度）還是液壓油（中黏度），*小二乘法的誤差評定方法都是此臺流量計*佳（合理）的評定和使用方法。此外此種評定方法還彌補了流量計自身計量特性的不足，有效地實(shí)現了速度式流量計對中黏度介質(zhì)的流量測量工作。

4、結束語(yǔ)

作為專(zhuān)業(yè)計量站的檢定人員，量值傳遞是主要工作，除此之外還有責任和義務(wù)要充分地運動(dòng)好標準裝置等硬件設施，更好地提升實(shí)驗數據的使用和學(xué)術(shù)價(jià)值。通過(guò)以流量計的實(shí)驗數據為具體實(shí)例，對其在不同介質(zhì)或相同介質(zhì)的測量條件下，如何合理地運用、選擇誤差評定的方法等方面做出了較詳實(shí)地論述，并提出了有依據的觀(guān)點(diǎn)，實(shí)際工作中作參考。