淺談流量測量中若干問題的計量學基本原則

介質特性、流動特性研究在流量測量中的作用流體的介質特性，包括可壓縮性、粘性等流體物性。而流動特性，則主要是指流量計進口處的速度分布。根據計量學基本原則，流量計在測量時的介質特性和流動特性應與流量計在校準時“盡可能相同”。也就是說，應當盡可能用實流介質，或用物理特性與之“盡可能相同”的介質對流量計進行校準。事實上，流體的介質特性和流動特性不僅影響著流量計基本方程中各物性參數以及方程本身的成立條件，而且流量計的工作特性也與之密切相關。由于流量計即使在湍流自模區內工作，也不能忽視介質物性與流動條件對流量計工作特性的影響。因此相似理論在流量計的校正工作中的應用實際上也受到了一定的限制。對于諸如管道式超聲波流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計等，流量計進口速度分布也嚴重影響流量計的測量精度。

為此我們認為，根據計量學基本原則，這些受速度分布明顯影響的流量計應“盡可能”連同直管段乃至整流器一起校準，以滿足校準操作過程與測量操作過程盡可能“相同”。在線校準與離線校準由于校準時的工況與實際測量時工況一般難以“相同”，因此用離線校準的儀表在現場實際測量時總要引入一定的附加測量誤差，而用計算修正的辦法來補償這一測量誤差是常用的手段之一。解決這一矛盾的最好辦法是采用流量計的在線校準。根據計量學基本原則，流量計經在線校準后可以獲得與校準準確度最接近的測量準確度。鐘罩式氣體流量計具有較高的計量準確度。但是它只能復現低壓空氣流量，這與實際中流量計往往應用于高壓測量工況不盡相同。

滿足計量學基本原則的、理想的氣體流量標準是氣體體積管，它可以在線校準，從而能復現出與測量工況最“相同”的校準工況。氣體音速噴嘴一般作為標準表，可以用來在線地校準工作氣體流量計，有時它本身也當作工作流量計用。音速噴嘴通常在實驗室工況下，用負壓法進行校準。當工作壓力、溫度與校準工況有顯著差異時，噴嘴的流量系數差異就很大。因此從計量學基本原則出發，為了提高測量準確度，應當用正壓法校準音速噴嘴，以復現出與實際測量工況更“相同” 的工況。當然對于音速噴嘴的校準，負壓法通常能獲得比正壓法更穩定的流動。重復性與復現性測量結果的重復性指:在相同測量條件下，對同一被測量進行連續多次測量所得結果之間的一致性。

儀表的重復性誤差是考核儀表性能的重要指標。流量計的重復性誤差只與流量計本身有關，它是影響流量計固有準確度(Initial accuracy)[3]的重要因素。換句話說，要提高流量儀表的固有準確度，就有必要改善其重復性誤差。測量結果的復現性是指:在改變了的測量條件下，同一被測量的測量結果之間的一致性。其中各次測量可以是用不同的方法，不同的測量器具，由不同的觀測者，在不同的實驗室內，在比單次測量持續時間長得多的時間間隔后，并在不同的器具使用條件下進行的。從計量學基本原則出發，要求流量計具有良好的復現性，以減小由于“相同性”程度上的差異對流量測量產生誤差。沈昱明等:流量測量中若干問題的計量學基本原則

干式校準的實質所謂干式校準是指不采用“實液”的校準方法。這一方法正在越來越受到各方面的重視。例如:對于“直角邊緣孔板”，只要遵循這種流量計在幾何尺寸、取壓口和安裝方面的國際標準，就不需要通過實液校準便可確定孔板的校準準確度。目前，人們還在用電磁流量計、轉子流量計等探討干式校準的方法。雖然干式校準省略了流量計與標準之間的比較過程，但是，我們認為干式校準并不違背計量學基本原則。這是因為凡是可以采用干式校準的流量儀表，通常都是經過了大量的校準實踐。人們對于此類儀表的校準準確度已經具有相當透徹的了解和充分掌握，

可以根據統計資料和經驗來確定儀表的校準準確度。這就是說，干式校準同樣是建立在實液校準的基礎上的，因此仍然符合計量學原則。但應指出，干式校準通常存在準確度估計偏低(即校準不確定度估計偏高)的缺陷。這意味著干式校準實質上是通過犧牲了部分準確度來換取成本和能源的節省。對于準確度要求高的場合，仍應采用實液校準。