流量計的測量靜態特性

    流量計的測量特性可分為靜態特性和動態特性兩大類。流量計的靜態特性

    流量計的靜態特性是指被測量的值處于穩定狀態時的輸入與輸出的關系。對靜態特性的基本要求是：輸人為零時輸出亦為零，輸出與輸入成惟一的對應關系。

    表征靜態特性的參數有：靜態變換函數、靜態特性曲線、儀表系數、流出系數、流量范圍（量程）、線性度、靈敏度、遲滯、穩定性、零漂、重復性、**度和壓力損失等。

    (1)靜態變換函數

    流量計的變換函數是流量與流量計輸出信號之間關系的數學表示式qm=“衛），一般有以

下幾種形式

    qm=b0:;叮。=.+h;qm=a+bx+er2    (3-5)

式中口。——_質量流量；

    x——流量計輸出信號；

  a，6，c-常數。

    (2)靜態特性咕線

26

  K

  K

Kmin

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圖3.3流量計特性曲線

    圖3.3所示為流量計靜態特性曲線。曲線的縱坐標為流量計儀表系數置或流出系數C，橫坐標為qm或管道雷諾數lkD。

    在參考條件下工作原理和結構相似的流量計的特性曲線的形狀是相似的，只不過在系統誤差的水平上有所不同，這是因為每臺流量計時制造上的測量要素差別造成的。流量計的特性曲線是在流量校驗裝置上用實驗方法求得的。應該指出，實驗室的流量計特性曲線通常是在下述流體條件下求得的：

    1)具有充分發展的速度分布，無旋渦，軸對稱分布；

    2)牛頓流體；

    3)充滿圓管的單相流體；

    4)定常流。

    但是，在現場府用時，往往難以完全滿足上述流體條件，因此其特性曲線亦會發生相應的變化，這是應該特別注意的。

    (3)儀表系數K

    儀表系數置定義為單位體積流體流經流量計時，流量計發出的脈沖數，其計算式為

    K=譬    (3.6)

式中  K-儀表系數，P/d；

    N-脈沖數，P(PUlse)；

    卜一流體體積，．m3。

    有時，使用儀表系數的倒數，稱為流量計系數。儀表系數是頻率脈沖型流量計流量特性的主要參數，它由流量標準裝置校準而得。

    (4)流出系數C

    流出系數C定義為實際流量與理論流量昀比值，其計算式為

    C：qneiC    (3.7)

    qm琿

式中  c-流出系數；

    g，宣-實際質量流量，kg/s;

    q趟——理論質量拼C量，kg/s。

    在～些流量公式中，把流出系數與漸近速度系數結合起來，稱為流量系數d。

    吐= CE    (3.8)

式中  a-流量系數。

    E-漸近速度系數，E=（t一∥）-1／2

    p-直徑比，p= d/D;

    d-節流件孔徑，m；

    D——管道內徑，m。

    (5)流量范圍，范圍度，量程

    流量范圍是由撮大流量和**小流量所限定的范圍，在該范圍內儀表在正常使用條件下其示值誤差不超過**允許誤差，圖3.3中quu。和叮一是**小流量和**流量。

    范圍度是**流量與**小流量的比值，一般表達成某個數與1之比，例如3:1，10:1。

    量程是測量范圍上限值和下限值的代數差。

    (6)線性度

    流量計的線性度是在整個流量范圍內的流量特性曲線與規定直線之間的一致性。一致性分為獨立一致性、端基一致性和零基一致性。當僅稱一致性時，是指獨立一致性。獨立一致性是指通過調整將校準曲線接近規定特性曲線，使**偏差為**小時的一致程度。對于儀表系數K表示的特性曲線，可用儀表系數K在整個流量范圍內的偏差表示。如圖3.3所示。

其計算式為

    占=±簧蓋÷簧竺×．∞%    c3．鯽

式中  a-流量計的線性度；

  K。-各測量點中儀表系數的**值；

  Ⅳ。i．廣—備測量點中儀表系數的**小值。

  (7)靈敏度

  儀表的輸出變化值除以相應的輸入變化值，即

    s=嫠    (3.10)

式中s-流量計靈敏度；

    △y——輸出變化值；

    △崔——輸入變化值。

    由式可見，流量計校準曲線的斜率就是靈敏度，對于線性儀表，其靈敏度為常數，而非線性儀表，靈敏度是一個變量。

    (8)遲滯

    流量計在輸入量不斷增加（正行程）和不斷減?。ǚ葱谐蹋┑倪^程中，其輸出與輸入曲線的不重合覡象稱為遲滯，一般遲滯是由敏感元件材料的物理性質或機械零件存在缺陷所造成的。

    (g)穩定性和零漂，

    穩定性是流量計在較長時間工作下保持其測量特性的能力，通常穩定性是對時間而言的。如果考慮其他參數的穩定性時應予明確說明。流量計在零輸入時，輸出的變化稱為零漂。

    (10)重復性

    流量計的重復性是指下述條件對同一被測量進行多次連續測量所得結果之間的一致程度。這些條件是：相同測量方法，相同觀測者，相同測量儀器，相同使用條件及在短期內的重復。應該指出，**度和重復性是兩個不同的概念。**度是指測量值與真值的偏差，而重復性只表明測量值的分散程度。

 

    **度和誤差都是表征測量儀表接近測量真值的能力。儀表的**度愈高其示值愈接近真值。**度愈高則其誤差愈小。在工程測量中一臺流量計的**度總是用誤差來表示的。誤差按計算方法可分為**誤差和相對誤差。**誤差是測量值與真值的差值，相對誤差是**誤差與被測量真值的比值。在流量測量中常用兩種方法表示相對誤差，一為測量上限值的百分數（以% FS表示），另一為被測量的百分數（咀%R表示）。

  誤差接其來源可分為設備誤差、環境誤差、人員誤差和方法誤差。設備誤差指測量儀表示值不準；環境誤差為環境因素與要求的標準狀態不一致而產生的誤差；人員誤差指測量者生理差異和技術不熟練引起的誤差；方法誤差指測量方法不完善引起的誤差。

    誤差按其性質可分為隨機誤差、系統誤差和粗大誤差。隨機誤差是在相同測量條件下多次重復測量同一個量時，以不可預定的方式變化的測量誤差的分量。系統誤差是在相同測量條件下多次螢復測量同一個量時，保持固定不變的誤差的分量，或在測量條件改變時，按某一確定規律變化的測量誤差的分量。粗大誤差是超出規定條件下預期的誤差，即明顯歪曲測量結果的誤差。

    在流量儀表的使用中我們需要特別分清兩種誤差的性質，它就是儀表的基本誤差和附加誤差（關于基本誤差與附加誤差的解釋請見第18章）。

    (1 2)壓力損失

    流體流過一次裝置而產生的不可恢復的壓力值稱為壓力損失。流量計的壓力損失愈來愈受到人們的重視，甚至是儀表選型的一項重要指標。流量計測量過程本身的能耗（不是儀表外加的電力消耗）正比于壓力損失，有些大口徑流量計其年能耗費遠超出儀表本身的價格。壓力損失的表示方式有：a）壓力單位；b）輸出差壓的百分數；c）動壓頭的百分數。