等精度传递理论在水流量标准装置中的应用

　　0　引言

　　水流量标准装置是检定各种类型液体流量计,进行流量值传递的标准设备,依据其工作原理可分为静态容积法(或质量法)、动态容积法(或质量法)标准装置和标准表法流量标准装置,前二种标准装置的基本特点是:提供的标准流量量值稳定、可靠、准确性高,但对于普通工作流量计的检定,检定成本高而效率低。标准表法标准装置因其量值是由前二种标准传递的,故准确度较低,且标准表的周期检定频繁,但对于普通流量计的检定效率高,而检定成本低。河北省计量院于1986年研究建立的表态容积法水流量标准装置最大口径为80mm,准确度为0.2%,作为河北省社会公用计量标准,为省内流量量值的传递作出了一定贡献,但由于装置本身口径及特点所限,对于日益增加的大量不同种类流量计的检定工作已无法胜任,因此建立一套经济适用,可满足多种类型流量计量值传递所需要的水流量标准装置已显的尤为迫切。

　　1　等精度传递理论

　　等精度传递的定义是指:在流量量值传递中只要满足计量学的相同性基本原则,即流量计检定时和使用时的流量点相同、检定介质与使用介质物理特性相同、流量计检定与使用的几何特性相同、流量计检定与使用过程中的操作过程相同,那么流量基准(或标准)所复现的流量单位量值将会等精度传递给工作流量计。下面举例予以说明:在JJG643-94《标准表法流量标准装置检定规程》中规定:当标准表定点使用时,其准确度δ为

　　式中,E1为标准表没带配套仪表一起检定时引进的附加流量误差;E2为标准表检定和使用条件不同时引进的附加流量误差;E为标准表的基本误差。如下式得出:

　　式中,Es为检定标准表用的上一级流量标准装置的准确度(用极限相对误差表示);Er为标准表的重复性(用单次测量极限相对误差表示)将式(2)代入式(1)得:

　　由式(3)可以看出,如将标准表和其配套仪表一起检定,同时尽量使检定条件与使用条件一致,则E1和E2可以忽略不计。由式(3)可得出:

　　由式(4)分析可得出如下结论:当ErnEs时,则δ≈Es,即当标准表的重复性(单次测量的极限相对误差)远小于检定标准表用的流量标准装置的准确度(极限相对误差)时,标准表的准确度便约等于检定标准表用的上一级流量标准装置的准确度。在各种流量计的特性中,某些作为标准表的流量计固定在某一流量点检定时,其重复性是非常好的。例如液体容积式流量计中的椭圆齿轮和腰轮流量计、速度式流量计中的涡轮流量计等。其重复性一般可达到0. 05%甚至更小。另外,在测量条件不变的前提下,对某量进行等精度多次重复测量时,随着测量次数的增加,其重复性(随机误差)将会随着测量次数的增大而变小。从理论上讲当测量次数n趋于无穷大时,其重复性将趋于零。因此依据流量和随机误差的特性是完全可以达到如上假设的条件。所以等精度传递理论在实践中是完全可以实现的。