針對氣體流量計檢定影響因素較多的問題，以容積式氣體流量計為例，提出以示值誤差為優(yōu)化綜合指標(biāo)，采用正交試驗法分析檢定過程中主要影響因素，包括溫度、濕度、同軸度、取壓方式等。確定各因素對示值誤差影響的主次順序，找出相對***優(yōu)的檢定條件。實驗結(jié)果表明：采用正交試驗方法優(yōu)化檢定條件方案具有可行性和有效性。

0.引言

氣體容積式流量計是一種記錄一段時間內(nèi)流過流體總量的累積式流量儀表。當(dāng)流體流過流量計時，內(nèi)部機械運動件在流體動力作用下，把流體分割成單個已知回轉(zhuǎn)體積，進行重復(fù)不斷地充滿和排空，并通過機械或電子測量技術(shù)記錄其循環(huán)次數(shù)，得到流體的累積流量。容積式流量計在流量測量方面較準(zhǔn)確，計量性能較穩(wěn)定，其準(zhǔn)確度等級達到 0.2 級，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、能源計量、民生計量等領(lǐng)域。但影響容積式氣體流量計檢定的因素較多，特別是高準(zhǔn)確度流量計對檢定條件要求更加嚴格，如何確定***優(yōu)檢定條件尤為重要。

正交試驗設(shè)計是研究多因素多水平的一種設(shè)計方法，是分析因式設(shè)計的主要方法。它根據(jù)正交性從全面試驗中選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備“均勻分散、齊整可比”的特點。

本文采用正交試驗法分析檢定過程的主要影響因素，確定各因素對示值誤差影響的主次順序，找出相對***優(yōu)的檢定條件。

1.檢定條件及優(yōu)化綜合指標(biāo)

本實驗對某品牌氣體容積式流量計在 80 m3/h 時的相對***優(yōu)檢定條件優(yōu)化。圖 1 為氣體容積式流量計檢定實物圖。該實驗采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（Urel =0.25%）作為標(biāo)準(zhǔn)器，檢定對象為某品牌標(biāo)稱準(zhǔn)確度為 1 級的容積式氣體流量計（DN=50 mm）。把被檢流量計安裝在音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對應(yīng)口徑的管道上，通過改變檢定條件，進行測試并得到相應(yīng)的示值誤差。

在檢定過程中，示值誤差影響因素主要有溫度、濕度、同軸度和取壓方式。由于大氣壓力在同一個地方短時內(nèi)變化不大，在此次試驗中不作分析。試驗在同量點（80 m3/h）進行，通過改變溫度、濕度、

同軸度和取壓方式，取得***小測量誤差，確定相對***優(yōu)的檢定條件。檢定試驗條件參數(shù)如表 1 所示。

試驗過程中，每組參數(shù)條件下，進行 3 次重復(fù)試驗，并取 3 次測量平均值作為該組條件下的測量結(jié)果，然后以示值誤差為指標(biāo)，通過正交試驗確定相對***優(yōu)檢定條件以獲得***小示值誤差。

2.試驗設(shè)計與分析

分別用 A、B、C、D 表示溫度、濕度、同軸度、取壓方式 4 個主要因素，每個因素有 3 個水平。用 1、2、3 表示因素水平，如表 1 所示，采用 L9（34）正交表安排試驗，如表 2 所示。

表 3、表 4 分別為各次試驗結(jié)果以及各因素對示值誤差的影響數(shù)據(jù)分析表。表 4 中 K1、K2、K3 為各因素同一水平試驗結(jié)果之和；W1、W2、W3 為各因素水平的效應(yīng)，極差 Rj 為 Max（Wj）－Min（Wj）的差值（j=1,2,3）。極差 Rj 越大，說明該因素對示值誤差

影響程度越大。

3.結(jié)論

由表 4 得到因素主次順序為取壓方式（因素 D）>溫度（因素 A）>濕度（因素 B）>同軸度（因素 C），同時根據(jù)各因素各水平的平均值確定優(yōu)水平，進而選出優(yōu)組合，按照平均值大小選取優(yōu)水平為 D3A3B3C1。即***佳檢定條件為表前取壓，溫度（24~26）℃，濕度（90~100）%RH，同軸度 0 mm。效益曲線見圖 2。

此條件的試驗在正交表中的 9 次試驗中并未出現(xiàn)，通過做補充試驗，得到示值誤差為 0.13%，小于正交試驗設(shè)計中的***小值 0.19%，說明利用正交試驗優(yōu)化氣體容積式流量計檢定條件的試驗是可行的。由于此次實驗的對象是某品牌某型號的氣體容積式流量計，具有一定的局限性，其他類型氣體流量計的檢定條件優(yōu)化可參考使用。