一、标准流量计的选择
探索的主要出发点是低成本使用，满足浮子流量计校准需求,考虑到流量计量程在(1~500)L/min,示值误差多为2.5级~4.0级,依据JJG257-2007《浮子流量计检定规程》中“装置的扩展不确定度应优于被检流量计的误差的1/2”原则,选用2台精度型层流质量流量计;示值误差0.4%ofreading+0.2%ofFS,量程分别为(1~100)L/min和(5~500)L/min即可满足常用浮子流量计的校准。
层流流量计工作原理基于泊肃叶公式,其内部约束元件采用多层薄片，将气流分割成多个分流体,流体处于完全发展的层流状态,当流体在层流流动状态条件下,理论.上其压力损失与其流动速度的一次方成正比,其数学关系式为:
式中:Q一体积流量;P1一入口静压;P2一出口静压;r一管路半径;η一液体绝对黏度;L一阻尼段的长度
层流流量计具有宽的量程(1:100),无需前后直管段,精度等级高等优点,标准流量计的准确度对校准系统整体精度影响非常大,这在后续的不确定度评定中可明显看出,另外流量计自带串口数据通信接口,流量显示输出为标准状态(101.325kPa,25℃),不必再增加温度和压力测量系统，方便安装调试及计算机，数据采集。
二、系统组成及结构
系统原理框图如图1所示,气源采用压缩空气,经过一个1m3的储气罐来获得稳定的气流,出气口加装一级过滤和除湿装置;为适应不同接口流量计校准要求,配置了4路输出接口,其中2路为D25和D15法兰盘连接,其余两路为“塔形”接口和专用减压阀连接,这4路气路输出接口基本可满足常用流量计校准不同的检测管路全部通过在面板、上的按钮选择,通过控制电磁阀切换,并由在面板.上的指示灯显示。显示仪表全部采用数字仪表，且均带有数字通信接口,全部采集数据均可通过串口输送至计算机,计算机程序完成数据采集存储、检测结论判断,原始数据存档、检定报告的自动形成和打印输出;主设备的各管路切换和气路的开关可独立完成,流量、温度、压力参数均可正常显示。因此,主机在无计算机参与的情况下,同样可完成校准工作,只是需要手工记录换算。
装置操作也简单,在启动“空气流量校准”系统软件后,计算机提示输入被校准流量计的必要信息,并自动完成标准流量计选择，在调整到被校准刻度后，点击采集功能键,由计算机自动完成标准流量计、被检流量计介质的温度、压力数据的采集及处理,同时还具有原始数据存档、证书打印、资料的查找筛选等功能,具有一定的智能功能,方便日后的送检管理。
三、软件的设计编制
系统采用易上手的VB6.0开发程序软件,该开发系统自身带有丰富的窗体控件，可视化界面设计风格和32位面向对象的程序设计等优点，适合非计算机专业人员作程序开发应用。其自带的串口通信控件和数据连接MicrosoftADO控件，使数据采集、通信存储、查询的功能变得容易实现，对提高软件开发效率,缩短程序周期起到了很好的作用。
软件功能参照现行浮子流量计检定规程,并考虑到实际工作的要求编制,程序主要有检测开始前信息录入、检测过程的数据采集存储、结束后的检测数据存储及日后数据查询、证书的打印程序模块组成,如图2所示。
四、系统测量不确定度评定
在这里标准表测量的气体流量是在101.325kPa和298.15K(25℃)状态下的体积流量,换算到浮子流量计刻度状况下的流量导出公式为
准流量计读数(101.325kPa,25C状态下);Tk一标准流量计气体体积流量的温度(298.15K);PmTm一被检前流量计的压力和温度;Pn,Tn一浮子流量计刻度状态下的压力(101.325kPa)和温度(293.15K)。
导出式(2)为实际检测中换算成浮子流量计状态下的公式,参照JJF1059--2012《测量不确定度评定方法》,选择一台4.0级的浮子流量计(型号规格为LZB-25,流量范围(2.5~25)m3/h,对15m3/h(250L/min)点重复测量10次。利用贝塞尔公式求得测量重复性引入的不确定度分量,重复性标准差。
各项不确定度分量评定预估如表1所示合成标准不确定度:
u(Qk)=[c21u2(Q)+c2u2(Pm)+c23u2(Tm)+c24u2(S)]1/2=1.96I/min
即uc=1.96L/min
相对不确定度urel=196/250=0.78%，扩展相对不确定度,按推荐取k=2,
Urel=k×urel=2×0.78<1.6%
五、结论
气体流量标准装置的不确定度uc<1.6%,按JJG257-2007规定,可以满足对不确定度4%的玻璃浮子流量计的计量校准检定要求，该校准装置在近两年来检定了大量浮子流量计同时该校准系统具有数据采集换算功能,解决了因浮子流量计检测介质不同,温度、压力变化导致的换算计算问题,有效提高了工作效率。
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