流量測(cè)量中若干問(wèn)題的計(jì)量學(xué)基本原則

么維國(guó)

【摘 要】流量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度是流量測(cè)量的核心環(huán)節(jié)。本文以流量測(cè)量中若干問(wèn)題為著入點(diǎn)，對(duì)計(jì)量學(xué)基本原則進(jìn)行了初步探討，以提高流量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度。

【關(guān)鍵詞】質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督；流量測(cè)量；計(jì)量學(xué)基本原則

流量測(cè)量目前被廣泛地應(yīng)用到了生活的各個(gè)方面，從貿(mào)易到科學(xué)研究，從工業(yè)生產(chǎn)到國(guó)防建設(shè)，人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)流量測(cè)量了。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及新材料、新技術(shù)的不斷應(yīng)用，核技術(shù)、電磁、激光、超聲波等被應(yīng)用到了流量測(cè)量領(lǐng)域，使得流量測(cè)量逐步趨向于數(shù)字化和電子化。在新技術(shù)不斷被應(yīng)用的同時(shí)，如何提高測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度，也是人們普遍關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

1.流量測(cè)量中若干問(wèn)題

1.1測(cè)量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性和重復(fù)性

首先，測(cè)量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。復(fù)現(xiàn)性指的是在改變測(cè)量條件的前提下，測(cè)量同一個(gè)對(duì)象得到的結(jié)果具有著一致性。改變測(cè)量條件包括測(cè)量時(shí)間延長(zhǎng)，換一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，改變測(cè)量器具，使用不同的測(cè)量方法，改變儀器的觀測(cè)者等。流量測(cè)量結(jié)果必須要有較好的復(fù)現(xiàn)性，可以減少測(cè)量誤差，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。其次，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性。重復(fù)性指的是在保持相同的測(cè)量條件的前提下，對(duì)同一測(cè)量對(duì)象進(jìn)行多次的測(cè)量，所得到結(jié)果之間具有著一致性。通過(guò)多次測(cè)量，各個(gè)結(jié)果之間的誤差只是由測(cè)量計(jì)本身造成的，重復(fù)性誤差是影響流量計(jì)本身準(zhǔn)確度的一個(gè)重要因素。也就是說(shuō)，流量計(jì)測(cè)量結(jié)果重復(fù)性誤差是檢查流量計(jì)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，要提高流量計(jì)的精確度和準(zhǔn)確性，必須要盡力改善重復(fù)性誤差。

1.2校準(zhǔn)的精確度

因?yàn)樵谛?zhǔn)時(shí)的情形一般難以與實(shí)際測(cè)量時(shí)候的情形一致，所以使用離線校準(zhǔn)儀器在實(shí)際測(cè)量流量的時(shí)候?yàn)榱颂岣呔_度，還要引入附加值測(cè)量的誤差，常用的一個(gè)方法就是計(jì)算修正辦法。采用測(cè)量計(jì)在線校準(zhǔn)可以得到與校準(zhǔn)精確度最為接近的一個(gè)測(cè)量精確度。例如鐘罩式的氣體流量計(jì)可以得到較高的準(zhǔn)確測(cè)量度，但它只能夠復(fù)現(xiàn)低壓時(shí)的空氣流量，這與在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中流量計(jì)用于高壓測(cè)量是不同的。滿(mǎn)足計(jì)量學(xué)理想的氣體流量的標(biāo)準(zhǔn)是體積管，可以采取在線校準(zhǔn)的方式，從而能夠復(fù)現(xiàn)出于實(shí)際測(cè)量最為接近的校準(zhǔn)結(jié)果。氣體音速?lài)娮煸趯?shí)驗(yàn)室的工作狀況下，通常采用負(fù)壓法來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)校準(zhǔn)工作狀況、現(xiàn)場(chǎng)溫度、工作壓力等方面差異比較顯著的時(shí)候，噴嘴流量差異也就比較大。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和精確度，可以使用正壓法來(lái)校準(zhǔn)氣體音速?lài)娮欤员隳軌驈?fù)現(xiàn)出與實(shí)際測(cè)量的工作狀況更為接近的情形。不過(guò)負(fù)壓法的穩(wěn)定性較高。

1.3流體的流動(dòng)特性與介質(zhì)特性

流動(dòng)特性主要指的是流量計(jì)的進(jìn)口處速度分布情況；介質(zhì)特性主要包括粘性、可壓縮性等特性。根據(jù)計(jì)量學(xué)的基本原則，應(yīng)當(dāng)盡可能地采取實(shí)流介質(zhì)，或者使用物理特性盡可能相同的介質(zhì)對(duì)儀器來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。簡(jiǎn)而言之，流量計(jì)在測(cè)量的時(shí)候流動(dòng)特性與介質(zhì)特性要與在校準(zhǔn)流量計(jì)的時(shí)候盡可能一致，以減少誤差。在實(shí)際的測(cè)量工作當(dāng)中，流體的流動(dòng)特性與介質(zhì)特性不僅僅影響到了流量計(jì)的基本方程當(dāng)中各物性的參數(shù)，還影響到了基本方程本身成立與否，而且流量計(jì)工作特性也與流體的流動(dòng)特性與介質(zhì)特性有著密切的關(guān)系。即使流量計(jì)在湍流自模區(qū)之內(nèi)工作，也不要忽視流動(dòng)特性與介質(zhì)特性對(duì)流量計(jì)的影響。因此，相似理論在測(cè)量計(jì)的校準(zhǔn)工作當(dāng)中的應(yīng)用，在實(shí)際上也有一定的限制條件。例如渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、管道式的超聲波流量計(jì)等，它們的測(cè)量精度也嚴(yán)重受到了流量計(jì)的進(jìn)口速度分布的影響。

2.關(guān)于計(jì)量學(xué)基本原則的探討

在實(shí)際測(cè)量流量的工作當(dāng)中，我們知道要提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度，一個(gè)方面是要保證流量計(jì)有較高的精確度，設(shè)計(jì)出高精確度的測(cè)量?jī)x器，不斷改進(jìn)測(cè)量?jī)x器的線性度、復(fù)現(xiàn)性、重復(fù)性等指標(biāo)。另一方面，通過(guò)提高測(cè)量?jī)x器的檢定條件、可靠性、重復(fù)性、準(zhǔn)確性等來(lái)提高檢定準(zhǔn)確性。以上兩個(gè)方面是提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和精確度基本手段，它的特點(diǎn)是通過(guò)提高測(cè)量?jī)x器的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量結(jié)果。但是，這不并是提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和精確度的唯一途徑，如果對(duì)精確度較高測(cè)量?jī)x器使用不當(dāng)?shù)脑?huà)，測(cè)量得到的結(jié)果精確度也不一定高。因此，從最基本的儀器使用到復(fù)雜的技術(shù)措施，都需要計(jì)量學(xué)基本原則來(lái)支持。

通過(guò)計(jì)量學(xué)基本原則的指導(dǎo)，將會(huì)有效地發(fā)揮測(cè)量?jī)x器的精確度，得到精確度較高的測(cè)量結(jié)果。今年來(lái)人們加大了對(duì)計(jì)量技術(shù)的研究力度，得出了很多的研究成果，例如對(duì)稱(chēng)測(cè)量法、交換測(cè)量法、替代測(cè)量法、微差測(cè)量法、異號(hào)測(cè)量法等。通過(guò)這些方法的理論基礎(chǔ)，從中我們可以看出計(jì)量學(xué)基本原則的一些端倪，通過(guò)總結(jié)我們可以得出以下兩個(gè)原則：

（1）被測(cè)量和被測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)之間的特性要在計(jì)量過(guò)程當(dāng)中盡量相同，特性要包括集合特性與物理特性；（2）測(cè)量?jī)x器檢定校準(zhǔn)過(guò)程要與使用過(guò)程盡量相同。由（1）可以得出，任何被測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與被測(cè)量受環(huán)境影響盡可能一致，進(jìn)而減少兩者之間的差異帶來(lái)的誤差；由（2）可以看出，可以減少兩個(gè)操作比較過(guò)程的差異帶來(lái)的誤差。通過(guò)這兩個(gè)原則，可以很好地指導(dǎo)流量測(cè)量工作。

同時(shí)，由流量測(cè)量中若干問(wèn)題我們可以知道在測(cè)量流量的過(guò)程當(dāng)中，也需要細(xì)致操作。流量計(jì)檢定用流體與使用流體流動(dòng)特性盡可能相同，流量計(jì)檢定用流體介質(zhì)與使用介質(zhì)特性要盡可能的相同，流量計(jì)檢定與使用操作過(guò)程以及環(huán)境影響要盡可能地保持一致，流量計(jì)檢定與使用流量范圍或者流量點(diǎn)要盡可能地保持一致。通過(guò)計(jì)量學(xué)基本原則來(lái)指導(dǎo)流量測(cè)量的過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)流量量值等精度傳送，進(jìn)而大大地提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確度。

3.結(jié)論

在流量的測(cè)量工作當(dāng)中，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度受到多方面因素的影響，一是測(cè)量?jī)x器，而是計(jì)量學(xué)基本原則。通過(guò)完善測(cè)量?jī)x器的使用精確度和標(biāo)準(zhǔn)精確度，再加上計(jì)量學(xué)基本原則的指導(dǎo)，可以有效保障所測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度。 [科]

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