高压pVTt法气体流量标准装置不确定度实现及验证

介绍了中国计量科学研究院新建成的高压pVTt气体流量标准装置,该装置的不确定度为0.06%(k=2),音速喷嘴的流出系数不确定度为0.08%(k=2)。以3支音速喷嘴作为传递标准,对新建高压pVTt标准装置与原有pVTt装置及德国物理技术研究院的气体流量装置进行了比对,比对结果显示了实验装置间具有很好的一致性,并验证了装置的不确定度水平。

微小pVTt法气体流量标准装置的性能评估及验证

pVTt法气体流量标准装置是国内外普遍使用的原级气体流量标准装置,主要用于音速喷嘴流量计的检测。附加体积处质量变化和泄漏量的准确评估是制约微小pVTt法气体流量标准装置测量准确度水平的关键因素。该文首先就附加体积处质量变化和泄漏量对微小pVTt法气体流量标准装置测量结果的影响进行理论分析,确定标准装置的不确定度;其次,以3支小音速喷嘴作为传递标准,对100 L pVTt法气体流量标准装置与2 m3 pVTt标准装置及德国物理技术研究院(PTB)的气体流量标准装置进行比对,比对结果的良好一致性可验证分析方法的可行性及装置的不确定度水平。

pVTt法气体流量装置阀门系统时间特性研究

分析了pVTt法气体流量标准装置中阀门系统时间的机理及测量方法,得到了计算开关阀时间系统差的简化算法。研究了阀门系统时间与阀门构造、喷嘴流量、附加质量之间的关系,给出了减小阀门系统时间差的方法,明确了附加质量在确定开关阀时间系统差过程中的修正方法,并证明其对开关阀时间系统差值的影响。

用pVTt法气体流量装置检定流量计

为满足0.2级及0.5级高准确度气体流量计量值溯源需求,建立大标准容积的pVTt法气体流量标准装置,使用组合阀门换向法对气体流量计进行动态检定,利用附加质量修正消除阀门换向系统时间引起的误差,分析检定过程中关键参数如压力、温度变化规律,获得使测量不确定度最优化的检定流程。通过分析测量过程中标准容器、温度、压力、附加质量等关键量的影响,进行测量不确定度评定,得到使用pVTt法气体流量标准装置检定气体流量计的测量不确定度为Ur=0.11%(k=2),证明使用pVTt法气体流量标准装置检定0.2级及0.5级气体流量计的可行性及合理性。

正压法 pVTt气体流量标准装置的建立

中国计量科学研究院对已有的负压法pVTt气体流量标准装置进行正压改造，完成后的新装置可实现1MPa、86m3／h，2.5MPa、46m3／h下音速喷嘴流出系数的自动校准。基于标准容器内压力、温度测量不确定度的提升，pVTt装置的扩展不确定度为0.05％（k＝2），音速喷嘴流出系数的不确定度为0.15％（k＝2）。采用两支音速喷嘴对装置性能进行验证，流出系数的重复性不超过0.03％，测量得到的流出系数与ISO 9300经验公式计算结果一致性良好。

音速喷嘴喉径对边界层过渡影响研究

滞止压力0.1 ～2.5 MPa下,喉径1.921 ～12.444 mm范围内,21支音速喷嘴的518组流出系数测量结果表明:滞止压力对同一块音速喷嘴流出系数的影响可超过2.3％;2.721 mm音速喷嘴边界层的过渡出现在雷诺数0.48×106;喉径12.444 mm音速喷嘴的边界层过渡出现在雷诺数0.94 ×106,音速喷嘴边界层过渡雷诺数与喉径直接相关.基于测试结果,提出了流出系数与雷诺数之间的经验公式,该公式对流出系数预测偏差小于0.3％.此外,得到边界层过渡雷诺数与音速喷嘴喉径之间的经验公式,该公式外延到日本NMIJ-2013实验工况,预测结果与实验结果具有很好的一致性.

临界流文丘里喷嘴测量不确定度分析

介绍了临界流文丘里喷嘴的工作原理,以及用pVTt法气体流量标准装置检定临界流文丘里喷嘴流出系数时的不确定度分析。对于检定过程的不确定度问题,列出了理想条件下的临界流量、实际条件下的临界流量以及喷嘴流出系数不确定度等的数学模型。并对检定过程中喷嘴流出系数的相对拓展不确定度进行了详细的评定,分析了各个因素的来源,便于我们在实际工作中分析影响测量不确定度的主要因素,从而提高我们校准工作的准确度和可靠性。