流量量值的一致与传递

    1　问题的由来

    流量测量是物质数量的测量,广泛应用于工农业生产、科学实验、国防科技、国内外贸易、环境保护与人民生活等各方面。流量量值的准确与一致的重要性是不言而喻的。可是至今我国流量量值的一致与传递工作仍处于不理想的状况,与国外发达国家相比较差距是明显的。国内某流量研究单位曾对一些流量仪表生产厂使用的水流量标准装置进行流量量值的调查,发现一台流量计在各厂装置上进行校准时,流量计校准系数相互的差值远超出装置的准确度范围。为什么会产生这种状况呢?本文拟从技术角度探讨此问题。

    1·1　流量量值的特点

    (1)流量是自然界不存在实物标准的导出量,需在特定条件下由基本量(长度、质量、时间、温度等)合成;

    (2)流量是一个动态量。由于它是一个只有当流体发生运动时才实际存在的物理量,因此它决不仅仅是基本量的静态组合。又由于其动态性质,流量量值受到许多复杂因素的影响,例如流体内微观分子之间的相互作用,宏观的湍流、旋涡运动等,在具体的管道中还受到边界条件(管壁)的制约。因此一个流量实物标准如何建立是需要探讨的问题;

    (3)由于流量量值需通过流体介质的物理变化得以反映,因此用于校验的介质最好就是所使用的介质。但是实际上介质有千万种,不可能都按此原则办,只好采用模拟介质,然后通过介质换算把流量量值传递到工作介质中去;

    (4)由于存在于不同工作状态的流体介质表现出不同的物理性质,因此流量量值在不同工作状态时必须考虑该因素的影响;

    (5)流量量值基准与工作仪表的准确度差别不可能做得太大(如目前基准为10-4,但工作仪表有的达到10-3)。它们的数量级差别不象基本量或其他导出量那样大。在量值传递时,标准的误差一般不能忽略,而在校准流量计时,误差的估算也比较复杂;

    (6)在由基准向工作仪表传递量值时,由于参比工作条件难以维持,影响量渐趋复杂,因此误差估算的困难程度逐渐加大;

    (7)流量量值准确度不高(目前最高准确度不高于10-4)的原因,在于其导出的动态的和综合的性质。

    1·2　流量量值一致与传递的基本原理

    流量是导出量。流量量值的实物标准(即原始标准)实际上就是一座流量标准装置。在装置上把各基本量综合为导出量,然后再把量值传递给一台或一组流量计,称为工作基准或传递标准。用传递标准(量值的载体)向下一级标准(亦为流量标准装置)传递流量量值,并借助于传递标准使流量量值一致起来。

    目前世界上有的国家对有些介质建有全国最高的实物标准,称为原始标准。制订计量检定系统框图,流量量值就按此框图由原始标准传递到工作仪表;有些介质没有全国的最高实物标准,则将几个准确度相近的标准进行装置比对,建立临时的量值原始标准。至于国际间目前还没有得到公认的流量原始标准,一般依靠国际间的装置比对来实现量值的一致。