活塞式液体流量标准装置
时间:2019-03-01 21:19:09 来源:新凤凰彩票官网 作者:匿名


流动是一个非常复杂的物理量,它也是工业生产中最常用的参数之一。由于流量参数的复杂性,流量标准装置的结构也很复杂。流量标准装置的关键是流量源和流量测量系统。有两种方法用于产生传统液体流动标准装置的流动源。恒压流量源具有稳定的流量,一般的电压调节器体积大,成本高。另一种是依靠流量泵提供流量,流量是脉动的,稳定性差。根据流量测量方法,可分为静态称重法,动态称重法,静态容积法和动态容积法。静态称重法和静态容积法具有较高的测量精度,但存在由换向器引起的误差,动态称重在流体流动标准的过程中测量方法和动态容积法。因此,没有由换向器引起的误差,但是存在由流体的冲击力引起的测量误差。必须牺牲上述四种方法来提高测量精度。工作效率,即通过增加一个测量的体积或质量来增加相对测量误差。目前,国际新型流量标准装置采用活塞式结构,具有结构简单,体积小,校准精度高,自动化操作等优点。国防科技委第一次测量测试中心,“八五”期间活塞流标准装置的开发,掌握了该装置的关键技术,已经商品化,开发小流量0.5L/min一系列流量标准装置,流量大,流量1500L/min,在国防工业系统中取得了良好的应用效果。

1标准器件结构原理

该装置采用电机标准计量缸结构(如图1所示),主要由计量缸,油箱,电机和控制器,校准管道,温度和压力传感器,螺杆,光栅,测控计算机组成,数据采集??系统。该部件由驱动标准计量缸活塞以通过伺服马达产生流动源的装置组成。计量圆筒同时用作体积标准,并与光栅配合形成流量测量系统。温度和压力传感器安装在计量缸的上游和下游,以测量流体的温度。可以校正从计量活塞排出的流的温度和压力的压力。具体工作过程如下:: 1.校准行程,打开阀门a,b,d打开,关闭阀门c,启动电机正转,计量缸活塞伸出,排出缸左腔排出流体流动通过流量计流量主油箱,行程是流量计校准行程。在校准行程中,当电机开始稳定速度时,启动软件校准程序,开始采集流量计信号,记录活塞的初始位移,并在流量计达到预设时开始记录值。当再次记录活塞的位移时,停止计时,记录测量时间,并将活塞两点之间的差乘以活塞面积和流过的流体体积。获得流量计,除以测量时间,得到流量。将标准流量,流量计显示的流量与标准流量进行比较,以实现流量计的校准。 2.返回,打开阀门c,d,关闭阀门a,b,启动电机反转,仪表缸活塞返回到起始位置。整个校准过程由计算机控制,以自动校准。

2流量测量不确定度分析

(1)计量缸横截面积的误差影响流量测量的不确定度;

(2)活塞位移的测量误差影响流量测量的不确定度;

(3)中压影响流量测量的不确定度;

(4)介质温度影响流量测量的不确定度;

(5)测量活塞内部泄漏对流量测量的不确定性;

(6)测量时间的误差会影响流量测量的不确定性。

以上六个组成部分是相互独立的,每个组成部分是形式的产物,而根据相对不确定性的转移公式是:

每个组件的评估如下:

(1)计量圆筒横截面积

计量缸是流量标准装置的关键部件。计量圆筒的横截面积的误差取决于计量圆筒的加工精度。通常,它用作活塞式流量标准装置。气缸的气缸直径大于150mm,加工精度要求IT5或更高的公差。皮带为0.025mm。根据均匀分布,横截面积的相对标准不确定度计算为1×10-4。可以在加工后测量圆柱直径的实际公差,或者可以通过标准金属规格验证获得流量标准装置。最后,计算计量缸的横截面积的相对标准不确定度。(2)活塞位移

活塞位移的测量直接影响由气缸移除的液体的体积。为了精确测量位移,可以使用光栅来测量活塞的位移。目前,我国光栅测量的极限误差小于15μm,德国产品可达到3μm。在标准设备的设计中,最小校准行程大于100 mm。如果根据15μm计算位移测量误差,则根据9×10-5的均匀分布计算位移测量的相对标准不确定度。

(3)压力校正

压力校正的公式是金属材料的弹性膜体积为2×1011Pa,流动标准装置的工作压力通常小于1×106Pa。设计器件时,D/e小于10,远小于1。

如果压力测量的不确定度为0.5×105 Pa,则几个相对标准不确定度为2.5 x 10-6。考虑到材料本身的弹性模量系数具有一定程度的不确定性,保守估计压力校正的不确定度为1X10-5。

(4)温度校正

温度校正的公式是金属材料的线性膨胀系数是12×10-6,并且横截面的膨胀系数是线性膨胀系数的两倍。流量标准装置在室温下运行,温度范围为10°C至40°C; βs(ts-20)远小于1,因此温度校正的相对标准不确定度为:。如果温度测量的不确定度为1°C,则介质的相对标准不确定度为2.4 x 10-5。考虑到气缸本身温度系数的不确定性,保守温度校正的相对标准不确定度为1X10-4。

(5)活塞泄漏影响

目前,气缸的密封技术可以控制泄漏量很小。可以通过按压来估计泄漏量,使得活塞位于气缸的中间,并且通过用校准介质将活塞的有效气缸腔压到5×105Pa来测试压力。压降率需要小于0.5×105Pa/h。如果介质的可压缩性为8 x 10-9,则流量计校准时间不超过600 s。根据压降,介质的可压缩性和校准时间,泄漏引起的不确定性可估计为6.9×10-6,保守估计不超过5×10-5。(6)时间测量的不确定性

时间测量的准确性非常高。石英晶体用作时间参考,测量的不确定度小于1X10-6。

结合影响流量测量不确定度分量合成的上述六个项目,得到了流量测量的相对标准不确定度。

3结论

由于活塞式流量标准装置具有体积小,精度高,成本低,自动化程度高,操作简便等优点,被许多企业和科研单位的测量部门所采用,势必成为主流。新一代流量校准装置。

摘录自:中国计量与测量网络

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