流量測量中若干問題的計量學基本原則

陳高峰

滎陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南滎陽 450100

流量測量目前被廣泛地應用到了生活的各個方面，從貿易到科學研究，從工業生產到國防建設，人們的生活已經離不開流量測量了。隨著科學技術的進步以及新材料、新技術的不斷應用，核技術、電磁、激光、超聲波等被應用到了流量測量領域，使得流量測量逐步趨向于數字化和電子化。在新技術不斷被應用的同時，如何提高測量的精度和準確度，也是人們普遍關注的一個問題。

1 流量測量中若干問題

1.1 測量結果的復現性和重復性

首先，測量結果的復現性。復現性指的是在改變測量條件的前提下，測量同一個對象得到的結果具有著一致性。改變測量條件包括測量時間延長，換一個實驗室，改變測量器具，使用不同的測量方法，改變儀器的觀測者等。流量測量結果必須要有較好的復現性，可以減少測量誤差，提高測量的準確度。其次，測量結果的重復性。重復性指的是在保持相同的測量條件的前提下，對同一測量對象進行多次的測量，所得到結果之間具有著一致性。通過多次測量，各個結果之間的誤差只是由測量計本身造成的，重復性誤差是影響流量計本身準確度的一個重要因素。也就是說，流量計測量結果重復性誤差是檢查流量計性能的一個重要指標，要提高流量計的精確度和準確性，必須要盡力改善重復性誤差。

1.2 校準的精確度

因為在校準時的情形一般難以與實際測量時候的情形一致，所以使用離線校準儀器在實際測量流量的時候為了提高精確度，還要引入附加值測量的誤差，常用的一個方法就是計算修正辦法。采用測量計在線校準可以得到與校準精確度最為接近的一個測量精確度。例如鐘罩式的氣體流量計可以得到較高的準確測量度，但它只能夠復現低壓時的空氣流量，這與在實際應用當中流量計用于高壓測量是不同的。滿足計量學理想的氣體流量的標準是體積管，可以采取在線校準的方式，從而能夠復現出于實際測量最為接近的校準結果。氣體音速噴嘴在實驗室的工作狀況下，通常采用負壓法來進行校準，當校準工作狀況、現場溫度、工作壓力等方面差異比較顯著的時候，噴嘴流量差異也就比較大。為了提高測量的準確性和精確度，可以使用正壓法來校準氣體音速噴嘴，以便能夠復現出與實際測量的工作狀況更為接近的情形。不過負壓法的穩定性較高。

1.3 流體的流動特性與介質特性

流動特性主要指的是流量計的進口處速度分布情況；介質特性主要包括粘性、可壓縮性等特性。根據計量學的基本原則，應當盡可能地采取實流介質，或者使用物理特性盡可能相同的介質對儀器來進行校準。簡而言之，流量計在測量的時候流動特性與介質特性要與在校準流量計的時候盡可能一致，以減少誤差。在實際的測量工作當中，流體的流動特性與介質特性不僅僅影響到了流量計的基本方程當中各物性的參數，還影響到了基本方程本身成立與否，而且流量計工作特性也與流體的流動特性與介質特性有著密切的關系。即使流量計在湍流自模區之內工作，也不要忽視流動特性與介質特性對流量計的影響。因此，相似理論在測量計的校準工作當中的應用，在實際上也有一定的限制條件。例如渦街流量計、電磁流量計、渦輪流量計、管道式的超聲波流量計等，它們的測量精度也嚴重受到了流量計的進口速度分布的影響。

2 關于計量學基本原則的探討

在實際測量流量的工作當中，我們知道要提高結果的準確性和精確度，一個方面是要保證流量計有較高的精確度，設計出高精確度的測量儀器，不斷改進測量儀器的線性度、復現性、重復性等指標。另一方面，通過提高測量儀器的檢定條件、可靠性、重復性、準確性等來提高檢定準確性。以上兩個方面是提高測量結果準確性和精確度基本手段，它的特點是通過提高測量儀器的性能來實現高精度的測量結果。但是，這不并是提高測量結果準確性和精確度的唯一途徑，如果對精確度較高測量儀器使用不當的話，測量得到的結果精確度也不一定高。因此，從最基本的儀器使用到復雜的技術措施，都需要計量學基本原則來支持。

通過計量學基本原則的指導，將會有效地發揮測量儀器的精確度，得到精確度較高的測量結果。今年來人們加大了對計量技術的研究力度，得出了很多的研究成果，例如對稱測量法、交換測量法、替代測量法、微差測量法、異號測量法等。通過這些方法的理論基礎，從中我們可以看出計量學基本原則的一些端倪，通過總結我們可以得出以下兩個原則：1）被測量和被測量標準之間的特性要在計量過程當中盡量相同，特性要包括集合特性與物理特性；2）測量儀器檢定校準過程要與使用過程盡量相同。由1）可以得出，任何被測量標準與被測量受環境影響盡可能一致，進而減少兩者之間的差異帶來的誤差；由2）可以看出，可以減少兩個操作比較過程的差異帶來的誤差。通過這兩個原則，可以很好地指導流量測量工作。

同時，由流量測量中若干問題我們可以知道在測量流量的過程當中，也需要細致操作。流量計檢定用流體與使用流體流動特性盡可能相同，流量計檢定用流體介質與使用介質特性要盡可能的相同，流量計檢定與使用操作過程以及環境影響要盡可能地保持一致，流量計檢定與使用流量范圍或者流量點要盡可能地保持一致。通過計量學基本原則來指導流量測量的過程，可以實現流量量值等精度傳送，進而大大地提高了測量結果的準確性和準確度。

3 結論

在流量的測量工作當中，測量結果的準確性和精確度受到多方面因素的影響，一是測量儀器，而是計量學基本原則。通過完善測量儀器的使用精確度和標準精確度，再加上計量學基本原則的指導，可以有效保障所測結果的準確性和精確度。

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