將計量學(xué)理論與計量實(shí)踐相結(jié)合，歸結(jié)出了保證計量器具使用準(zhǔn)確度，用于指導(dǎo)計量過程中計量學(xué)基本原則。 將該基本原則與流量計量的特點(diǎn)相結(jié)合，論證了流量計量中的等精度傳遞理論。 在此基礎(chǔ)上針對渦輪流量計現(xiàn)行檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評定方法，提出了渦輪流量計使用過程中保證和提高其準(zhǔn)確度的常用方法，對廣大渦輪流量計用戶具有普遍指導(dǎo)意義。

0.引言

大量計量實(shí)踐證明，對于一臺經(jīng)過了計量檢定（或校準(zhǔn)）性能良好的計量器具，如對其使用不當(dāng)，也得不到人們期望的使用準(zhǔn)確度。 那么對于一臺已檢定合格，已知檢定準(zhǔn)確度和儀表常數(shù)的渦輪流量計，該如何保證其使用準(zhǔn)確度等于或者優(yōu)于其檢定準(zhǔn)確度呢？ 本文力圖通過對一個計量過程的解析，尋求保證使用準(zhǔn)確度等同于檢定準(zhǔn)確度的一般途徑———即計量學(xué)基本原則。 將該原則與流量計量的特點(diǎn)和誤差理論相聯(lián)系，論證了用于提高其使用準(zhǔn)確度的等精度傳遞理論，提出了渦輪流量計使用過程中保證和提高其使用準(zhǔn)確度的條件和常用方法。

１.計量學(xué)基本原則

１.１ 計量器具在不同形態(tài)下的兩種計量準(zhǔn)確度

計量是保證單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量活動。 一個完整的計量過程應(yīng)包括兩個必備環(huán)節(jié)：１）計量器具出廠后的計量檢定；２）用檢定合格的計量器具對被測量進(jìn)行的測量。 將上述兩個環(huán)節(jié)與誤差相聯(lián)系后便可得到計量器具在不同形態(tài)下兩種概念不同的計量準(zhǔn)確度：１） 計量器具在檢定條件下確認(rèn)的準(zhǔn)確度（檢定準(zhǔn)確度）；２）計量器具在實(shí)際使用條件下的準(zhǔn)確度（ 使用準(zhǔn)確度）。 無疑通常情況下，計量器具的使用準(zhǔn)確度低于檢定準(zhǔn)確度，那么在什么技術(shù)條件下，才能保證使用準(zhǔn)確度等于其檢定準(zhǔn)確度呢？ 要對此做出判斷，就需要建立起一定原則，這些原則就叫做計量學(xué)基本原則。

１.２ 計量學(xué)基本原則

如何保證計量器具的使用準(zhǔn)確度，是計量工作者的共同課題。 長期以來在計量技術(shù)的不同領(lǐng)域人們一直在進(jìn)行著這項(xiàng)研究。 并在計量領(lǐng)域的不同專業(yè)，產(chǎn)生了多項(xiàng)成果。 例如：幾何量計量中的阿貝原則、***小變形原則、***短測量鏈原則和封閉原則，減少測量過程中恒定系統(tǒng)誤差的異號測量法、微差測量法，力學(xué)與電學(xué)計量中的替代測量法、交換測量法、對稱測量法以及應(yīng)用更為廣闊的組合測量法等。 其實(shí)質(zhì)都是計量學(xué)基本原則的特定內(nèi)容。 通過對上述內(nèi)容進(jìn)行歸納，可抽象出用于指導(dǎo)計量過程的基本原則：

１）被測量與被測量的標(biāo)準(zhǔn)二者的特性（是指幾何特性與物理特性） 應(yīng)在計量過程中盡量保持相同；

２）計量器具的檢定過程與使用過程應(yīng)盡可能保持相同。

遵循第１）原則可使任何被測量的標(biāo)準(zhǔn)和被測量受環(huán)境影響盡可能相一致，從而減小二者之間差異帶來的附加誤差。 第２） 原則主要用來減小由于二個比較過程不一致帶來的附加誤差。 在計量過程中滿足上述原則就可以***大限度地使計量器具的使用準(zhǔn)確度接近其檢定準(zhǔn)確度。

１.３ 等精度傳遞理論

１.３.１ 計量學(xué)基本原則在流量計量中的特定原則由于流量計量的對象是各種流體，因此流體的流動特性和介質(zhì)特性是流量計量的固有特性。 由計量學(xué)基本原則結(jié)合流量計量的特點(diǎn)，便可得出流量計量過程的計量學(xué)基本原則（特定原則）：

１）流量計的檢定與使用時流體的流動特性應(yīng)盡可能相同；

２）流量計的檢定與使用時流體的介質(zhì)特性（指流體的密度、粘度等）應(yīng)盡可能一致；

３）流量計的檢定與使用時，操作過程及環(huán)境影響應(yīng)盡可能保持相同；

4）流量計的檢定與使用的流量范圍或流量點(diǎn)應(yīng)盡可能保持一致。

因?yàn)榱黧w的流動特性和介質(zhì)特性不僅影響流量計基本方程中各個特性參數(shù)以及流量方程的整體成立條件，而且流量計的工作特性也與之密切相關(guān)。 因此第１）、２） 原則屬流量計量的特別原則，而第３）、4）原則是計量學(xué)基本原則的內(nèi)容。

１.３.２ 等精度傳遞理論

等精度傳遞理論的意義是指，只要遵循計量學(xué)基本原則在流量計量中的特定原則去指導(dǎo)流量計量過程，那么流量基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的流量單位量值將等精度傳遞給工作流量計，而大大減少量值傳

遞中精度損失。 下面舉例論證：

在ＪＪＧ １０３７—２００8 《 渦輪流量計》 檢定規(guī)程中規(guī)定，其檢定準(zhǔn)確度由下式確定：

式中： １ 為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度； ２ 為流量計的重復(fù)性（ 檢定點(diǎn)中儀表系數(shù)相對誤差的***大值）； ３為流量計儀表常數(shù)的非線性誤差。

如滿足計量學(xué)基本原則在流量計量中的特定原則之要求，并把流量計的檢定流量點(diǎn)作為使用時的流量點(diǎn)，則在滿足上述條件下，式（１） 中的 ３ 便可忽略，則流量準(zhǔn)確度為：

重復(fù)性（隨機(jī)誤差）遠(yuǎn)小于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度時，被檢流量計的準(zhǔn)確度便近似等于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度。 我們知道在流量計量器具中，容積式流量計（例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計、腰輪流量計等）和渦輪流量計在定點(diǎn)使用時，其重復(fù)性是非常好的，一般可達(dá)到 ０.０5％，甚至更高。 另外由誤差理論中隨機(jī)誤差的特性我們還知道，當(dāng)測量次數(shù)無限大時，其隨機(jī)誤差將趨于零。 因此依據(jù)流量計和隨機(jī)誤差特性，完全可達(dá)到如上假設(shè)條件，所以等精度傳遞理論在實(shí)際中是可以實(shí)現(xiàn)的。

綜上所述，可得出如下結(jié)論：用計量學(xué)基本原則與流量計量的特點(diǎn)相結(jié)合便可得到指導(dǎo)流量計量的特定原則。 用該特定原則指導(dǎo)流量計量過程，便可實(shí)現(xiàn)流量量值的等精度傳遞，從而大大減小流量量值傳遞中的精度損失， 提高流量計的使用準(zhǔn)確度。

２.計量學(xué)基本原則在渦輪流量計使用過程中的應(yīng)用

２.１ 渦輪流量計現(xiàn)行檢定方法及檢定準(zhǔn)確度評定方法

渦輪流量計（以液體普通型為例） 的檢定方法，按所采用的標(biāo)準(zhǔn)器的不同可分為標(biāo)準(zhǔn)容積法、標(biāo)準(zhǔn)稱重法、標(biāo)準(zhǔn)體積管法和標(biāo)準(zhǔn)流量計法。 按被檢流量計的狀態(tài)又可分為離線檢定和在線檢定。 但無論哪一種檢定方法，其實(shí)質(zhì)就是在具有準(zhǔn)確度要求的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上確定出被檢流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)各個檢定流量點(diǎn)下的儀表系數(shù)。 檢定流量點(diǎn)包括上下限不少于 5 個，每個檢定點(diǎn)不少于 ３次。 依據(jù)上述檢定數(shù)據(jù)，其檢定準(zhǔn)確度評定方法如下：１）計量每個流量點(diǎn)下３ 次檢定對應(yīng)的儀表系數(shù)及其平均值；２）由各個檢定點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值得到適用于全量程的儀表常數(shù)及該常數(shù)的非線性誤差 ３ ；３）依據(jù)每個檢定流量點(diǎn)下３ 次檢定得到的儀表系數(shù)的分散性評定出其重復(fù)性 ２ ；4） 按式（１）計算被檢渦輪流量計的檢定準(zhǔn)確度。

由上述檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評定方法可看出：

１）流量計的儀表系數(shù)由流量標(biāo)準(zhǔn)裝置直接傳遞得到，因此儀表系數(shù)的準(zhǔn)確度取決于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度及３ 次重復(fù)測量的分散性（ 隨機(jī)誤差大?。?/p>

２）所得的儀表常數(shù)實(shí)際上是指在全量程范圍的通用儀表系數(shù)，其實(shí)質(zhì)是對流量計誤差特性曲線的簡單化處理。

２.２ 保證和提高渦輪流量計使用準(zhǔn)確度的常用方法

針對渦輪流量計的檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評定方法，運(yùn)用計量學(xué)基本原則在流量計量的特定原則，便可以歸納出對于經(jīng)過了計量檢定，已確定了儀表常數(shù)和檢定準(zhǔn)確度的渦輪流量計，保證和提高其使用準(zhǔn)確度的常用方法：

１）只要滿足計量學(xué)基本原則在流量計計量中特定原則的要求，即流量計的使用條件與檢定條件相一致（ 包括流體的流動特性、介質(zhì)特性、流量范圍及操作過程），并且在流量計的檢定范圍內(nèi)使用其儀表常數(shù)，便會使其使用準(zhǔn)確度等于檢定準(zhǔn)確度。

２）若流量計的使用條件滿足上述相同性原則，并且流量計在檢定流量范圍內(nèi)能夠定點(diǎn)使用時（ 使用其檢定流量下儀表系數(shù)的平均值），則流量計的使用準(zhǔn)確度將會大大優(yōu)于其檢定準(zhǔn)確度。

３）若流量計在檢定流量范圍內(nèi)實(shí)際使用時，無法滿足定點(diǎn)使用條件，則可依據(jù)檢定中得到的各個檢定流量點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值與使用流量 Q 的對應(yīng)關(guān)系。 借助***小二乘法原理對儀表常數(shù)進(jìn)行線性化處理，用直線擬合得到的 K′=aQ ＋b 來取代儀表常數(shù) K，也會在一定程度上提高使用準(zhǔn)確度。

２.３ 應(yīng)用舉例

在準(zhǔn)確度為０.１ 級靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對一臺ＬＷ -１5 渦輪流量計進(jìn)行了計量檢定，檢定數(shù)據(jù)如表１ 所示。

儀表常數(shù)：K０=（5６３.０ ＋558.０）／２ =5６０.5

檢定準(zhǔn)確度：δ=［（０.１２  ＋０.１１２  ＋０.45２ ）１／２ ］％

=０.4７％

在已知流量計儀表常數(shù)和檢定準(zhǔn)確度條件下，運(yùn)用計量學(xué)基本原則在流量計量中的特定原則指導(dǎo)流量計的使用過程便會產(chǎn)生如下結(jié)果：

１）若流量計的使用條件滿足特定原則的要求，使用給定的儀表常數(shù) K０ =5６０.5 時流量計的使用準(zhǔn)確度等同于其檢定準(zhǔn)確度（０.4７％），反之使用準(zhǔn)確度低于檢定準(zhǔn)確度。

２）在滿足特定原則條件下，若流量計能夠定點(diǎn)使用（ 使用該點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值來替代儀表常數(shù)），則儀表常數(shù)的非線性誤差便可忽略。 流量計

若使用條件滿足特定原則之要求，但流量范圍無法變動時， 根據(jù)實(shí)際流量采用特性方程 K′=

２.１７６９Q ＋55６.０６ 替代儀表常數(shù) K０  =5６０.5 可得到

K′的非線性誤差 ３ ′=０.１２％，則流量計的使用準(zhǔn)確

度為 δ=［（０.１２  ＋０.１１２  ＋０.１２２ ）１／２ ］％ =０.２０％。

３.結(jié)論

１）渦輪流量計的檢定準(zhǔn)確度是在檢定條件下確定的，只有使用條件滿足計量學(xué)基本原則在流量計量中特定原則之要求時使用儀表常數(shù)才能保證使用準(zhǔn)確度等于檢定準(zhǔn)確度；

２）提高使用準(zhǔn)確度的技術(shù)條件是在滿足計量學(xué)相同性原則基礎(chǔ)上流量計的定點(diǎn)使用和對儀表常數(shù)的線性化處理；

３）上述方法對精密渦輪流量計和氣體渦輪流量計具有同樣效果。