將計(jì)量學(xué)理論與計(jì)量實(shí)踐相結(jié)合，歸結(jié)出了保證計(jì)量器具使用準(zhǔn)確度，用于指導(dǎo)計(jì)量過程中計(jì)量學(xué)基本原則。 將該基本原則與流量計(jì)量的特點(diǎn)相結(jié)合，論證了流量計(jì)量中的等精度傳遞理論。 在此基礎(chǔ)上針對(duì)渦輪流量計(jì)現(xiàn)行檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評(píng)定方法，提出了渦輪流量計(jì)使用過程中保證和提高其準(zhǔn)確度的常用方法，對(duì)廣大渦輪流量計(jì)用戶具有普遍指導(dǎo)意義。

0.引言

大量計(jì)量實(shí)踐證明，對(duì)于一臺(tái)經(jīng)過了計(jì)量檢定（或校準(zhǔn)）性能良好的計(jì)量器具，如對(duì)其使用不當(dāng)，也得不到人們期望的使用準(zhǔn)確度。 那么對(duì)于一臺(tái)已檢定合格，已知檢定準(zhǔn)確度和儀表常數(shù)的渦輪流量計(jì)，該如何保證其使用準(zhǔn)確度等于或者優(yōu)于其檢定準(zhǔn)確度呢？ 本文力圖通過對(duì)一個(gè)計(jì)量過程的解析，尋求保證使用準(zhǔn)確度等同于檢定準(zhǔn)確度的一般途徑———即計(jì)量學(xué)基本原則。 將該原則與流量計(jì)量的特點(diǎn)和誤差理論相聯(lián)系，論證了用于提高其使用準(zhǔn)確度的等精度傳遞理論，提出了渦輪流量計(jì)使用過程中保證和提高其使用準(zhǔn)確度的條件和常用方法。

１.計(jì)量學(xué)基本原則

１.１ 計(jì)量器具在不同形態(tài)下的兩種計(jì)量準(zhǔn)確度

計(jì)量是保證單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量活動(dòng)。 一個(gè)完整的計(jì)量過程應(yīng)包括兩個(gè)必備環(huán)節(jié)：１）計(jì)量器具出廠后的計(jì)量檢定；２）用檢定合格的計(jì)量器具對(duì)被測(cè)量進(jìn)行的測(cè)量。 將上述兩個(gè)環(huán)節(jié)與誤差相聯(lián)系后便可得到計(jì)量器具在不同形態(tài)下兩種概念不同的計(jì)量準(zhǔn)確度：１） 計(jì)量器具在檢定條件下確認(rèn)的準(zhǔn)確度（檢定準(zhǔn)確度）；２）計(jì)量器具在實(shí)際使用條件下的準(zhǔn)確度（ 使用準(zhǔn)確度）。 無疑通常情況下，計(jì)量器具的使用準(zhǔn)確度低于檢定準(zhǔn)確度，那么在什么技術(shù)條件下，才能保證使用準(zhǔn)確度等于其檢定準(zhǔn)確度呢？ 要對(duì)此做出判斷，就需要建立起一定原則，這些原則就叫做計(jì)量學(xué)基本原則。

１.２ 計(jì)量學(xué)基本原則

如何保證計(jì)量器具的使用準(zhǔn)確度，是計(jì)量工作者的共同課題。 長期以來在計(jì)量技術(shù)的不同領(lǐng)域人們一直在進(jìn)行著這項(xiàng)研究。 并在計(jì)量領(lǐng)域的不同專業(yè)，產(chǎn)生了多項(xiàng)成果。 例如：幾何量計(jì)量中的阿貝原則、***小變形原則、***短測(cè)量鏈原則和封閉原則，減少測(cè)量過程中恒定系統(tǒng)誤差的異號(hào)測(cè)量法、微差測(cè)量法，力學(xué)與電學(xué)計(jì)量中的替代測(cè)量法、交換測(cè)量法、對(duì)稱測(cè)量法以及應(yīng)用更為廣闊的組合測(cè)量法等。 其實(shí)質(zhì)都是計(jì)量學(xué)基本原則的特定內(nèi)容。 通過對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行歸納，可抽象出用于指導(dǎo)計(jì)量過程的基本原則：

１）被測(cè)量與被測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)二者的特性（是指幾何特性與物理特性） 應(yīng)在計(jì)量過程中盡量保持相同；

２）計(jì)量器具的檢定過程與使用過程應(yīng)盡可能保持相同。

遵循第１）原則可使任何被測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)和被測(cè)量受環(huán)境影響盡可能相一致，從而減小二者之間差異帶來的附加誤差。 第２） 原則主要用來減小由于二個(gè)比較過程不一致帶來的附加誤差。 在計(jì)量過程中滿足上述原則就可以***大限度地使計(jì)量器具的使用準(zhǔn)確度接近其檢定準(zhǔn)確度。

１.３ 等精度傳遞理論

１.３.１ 計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量中的特定原則由于流量計(jì)量的對(duì)象是各種流體，因此流體的流動(dòng)特性和介質(zhì)特性是流量計(jì)量的固有特性。 由計(jì)量學(xué)基本原則結(jié)合流量計(jì)量的特點(diǎn)，便可得出流量計(jì)量過程的計(jì)量學(xué)基本原則（特定原則）：

１）流量計(jì)的檢定與使用時(shí)流體的流動(dòng)特性應(yīng)盡可能相同；

２）流量計(jì)的檢定與使用時(shí)流體的介質(zhì)特性（指流體的密度、粘度等）應(yīng)盡可能一致；

３）流量計(jì)的檢定與使用時(shí)，操作過程及環(huán)境影響應(yīng)盡可能保持相同；

4）流量計(jì)的檢定與使用的流量范圍或流量點(diǎn)應(yīng)盡可能保持一致。

因?yàn)榱黧w的流動(dòng)特性和介質(zhì)特性不僅影響流量計(jì)基本方程中各個(gè)特性參數(shù)以及流量方程的整體成立條件，而且流量計(jì)的工作特性也與之密切相關(guān)。 因此第１）、２） 原則屬流量計(jì)量的特別原則，而第３）、4）原則是計(jì)量學(xué)基本原則的內(nèi)容。

１.３.２ 等精度傳遞理論

等精度傳遞理論的意義是指，只要遵循計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量中的特定原則去指導(dǎo)流量計(jì)量過程，那么流量基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的流量單位量值將等精度傳遞給工作流量計(jì)，而大大減少量值傳

遞中精度損失。 下面舉例論證：

在ＪＪＧ １０３７—２００8 《 渦輪流量計(jì)》 檢定規(guī)程中規(guī)定，其檢定準(zhǔn)確度由下式確定：

式中： １ 為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度； ２ 為流量計(jì)的重復(fù)性（ 檢定點(diǎn)中儀表系數(shù)相對(duì)誤差的***大值）； ３為流量計(jì)儀表常數(shù)的非線性誤差。

如滿足計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量中的特定原則之要求，并把流量計(jì)的檢定流量點(diǎn)作為使用時(shí)的流量點(diǎn)，則在滿足上述條件下，式（１） 中的 ３ 便可忽略，則流量準(zhǔn)確度為：

重復(fù)性（隨機(jī)誤差）遠(yuǎn)小于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度時(shí)，被檢流量計(jì)的準(zhǔn)確度便近似等于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度。 我們知道在流量計(jì)量器具中，容積式流量計(jì)（例如橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等）和渦輪流量計(jì)在定點(diǎn)使用時(shí)，其重復(fù)性是非常好的，一般可達(dá)到 ０.０5％，甚至更高。 另外由誤差理論中隨機(jī)誤差的特性我們還知道，當(dāng)測(cè)量次數(shù)無限大時(shí)，其隨機(jī)誤差將趨于零。 因此依據(jù)流量計(jì)和隨機(jī)誤差特性，完全可達(dá)到如上假設(shè)條件，所以等精度傳遞理論在實(shí)際中是可以實(shí)現(xiàn)的。

綜上所述，可得出如下結(jié)論：用計(jì)量學(xué)基本原則與流量計(jì)量的特點(diǎn)相結(jié)合便可得到指導(dǎo)流量計(jì)量的特定原則。 用該特定原則指導(dǎo)流量計(jì)量過程，便可實(shí)現(xiàn)流量量值的等精度傳遞，從而大大減小流量量值傳遞中的精度損失， 提高流量計(jì)的使用準(zhǔn)確度。

２.計(jì)量學(xué)基本原則在渦輪流量計(jì)使用過程中的應(yīng)用

２.１ 渦輪流量計(jì)現(xiàn)行檢定方法及檢定準(zhǔn)確度評(píng)定方法

渦輪流量計(jì)（以液體普通型為例） 的檢定方法，按所采用的標(biāo)準(zhǔn)器的不同可分為標(biāo)準(zhǔn)容積法、標(biāo)準(zhǔn)稱重法、標(biāo)準(zhǔn)體積管法和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法。 按被檢流量計(jì)的狀態(tài)又可分為離線檢定和在線檢定。 但無論哪一種檢定方法，其實(shí)質(zhì)就是在具有準(zhǔn)確度要求的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上確定出被檢流量計(jì)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)各個(gè)檢定流量點(diǎn)下的儀表系數(shù)。 檢定流量點(diǎn)包括上下限不少于 5 個(gè)，每個(gè)檢定點(diǎn)不少于 ３次。 依據(jù)上述檢定數(shù)據(jù)，其檢定準(zhǔn)確度評(píng)定方法如下：１）計(jì)量每個(gè)流量點(diǎn)下３ 次檢定對(duì)應(yīng)的儀表系數(shù)及其平均值；２）由各個(gè)檢定點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值得到適用于全量程的儀表常數(shù)及該常數(shù)的非線性誤差 ３ ；３）依據(jù)每個(gè)檢定流量點(diǎn)下３ 次檢定得到的儀表系數(shù)的分散性評(píng)定出其重復(fù)性 ２ ；4） 按式（１）計(jì)算被檢渦輪流量計(jì)的檢定準(zhǔn)確度。

由上述檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評(píng)定方法可看出：

１）流量計(jì)的儀表系數(shù)由流量標(biāo)準(zhǔn)裝置直接傳遞得到，因此儀表系數(shù)的準(zhǔn)確度取決于流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度及３ 次重復(fù)測(cè)量的分散性（ 隨機(jī)誤差大?。?；

２）所得的儀表常數(shù)實(shí)際上是指在全量程范圍的通用儀表系數(shù)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)流量計(jì)誤差特性曲線的簡單化處理。

２.２ 保證和提高渦輪流量計(jì)使用準(zhǔn)確度的常用方法

針對(duì)渦輪流量計(jì)的檢定方法及檢定準(zhǔn)確度的評(píng)定方法，運(yùn)用計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量的特定原則，便可以歸納出對(duì)于經(jīng)過了計(jì)量檢定，已確定了儀表常數(shù)和檢定準(zhǔn)確度的渦輪流量計(jì)，保證和提高其使用準(zhǔn)確度的常用方法：

１）只要滿足計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)計(jì)量中特定原則的要求，即流量計(jì)的使用條件與檢定條件相一致（ 包括流體的流動(dòng)特性、介質(zhì)特性、流量范圍及操作過程），并且在流量計(jì)的檢定范圍內(nèi)使用其儀表常數(shù)，便會(huì)使其使用準(zhǔn)確度等于檢定準(zhǔn)確度。

２）若流量計(jì)的使用條件滿足上述相同性原則，并且流量計(jì)在檢定流量范圍內(nèi)能夠定點(diǎn)使用時(shí)（ 使用其檢定流量下儀表系數(shù)的平均值），則流量計(jì)的使用準(zhǔn)確度將會(huì)大大優(yōu)于其檢定準(zhǔn)確度。

３）若流量計(jì)在檢定流量范圍內(nèi)實(shí)際使用時(shí)，無法滿足定點(diǎn)使用條件，則可依據(jù)檢定中得到的各個(gè)檢定流量點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值與使用流量 Q 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 借助***小二乘法原理對(duì)儀表常數(shù)進(jìn)行線性化處理，用直線擬合得到的 K′=aQ ＋b 來取代儀表常數(shù) K，也會(huì)在一定程度上提高使用準(zhǔn)確度。

２.３ 應(yīng)用舉例

在準(zhǔn)確度為０.１ 級(jí)靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對(duì)一臺(tái)ＬＷ -１5 渦輪流量計(jì)進(jìn)行了計(jì)量檢定，檢定數(shù)據(jù)如表１ 所示。

儀表常數(shù)：K０=（5６３.０ ＋558.０）／２ =5６０.5

檢定準(zhǔn)確度：δ=［（０.１２  ＋０.１１２  ＋０.45２ ）１／２ ］％

=０.4７％

在已知流量計(jì)儀表常數(shù)和檢定準(zhǔn)確度條件下，運(yùn)用計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量中的特定原則指導(dǎo)流量計(jì)的使用過程便會(huì)產(chǎn)生如下結(jié)果：

１）若流量計(jì)的使用條件滿足特定原則的要求，使用給定的儀表常數(shù) K０ =5６０.5 時(shí)流量計(jì)的使用準(zhǔn)確度等同于其檢定準(zhǔn)確度（０.4７％），反之使用準(zhǔn)確度低于檢定準(zhǔn)確度。

２）在滿足特定原則條件下，若流量計(jì)能夠定點(diǎn)使用（ 使用該點(diǎn)下的儀表系數(shù)平均值來替代儀表常數(shù)），則儀表常數(shù)的非線性誤差便可忽略。 流量計(jì)

若使用條件滿足特定原則之要求，但流量范圍無法變動(dòng)時(shí)， 根據(jù)實(shí)際流量采用特性方程 K′=

２.１７６９Q ＋55６.０６ 替代儀表常數(shù) K０  =5６０.5 可得到

K′的非線性誤差 ３ ′=０.１２％，則流量計(jì)的使用準(zhǔn)確

度為 δ=［（０.１２  ＋０.１１２  ＋０.１２２ ）１／２ ］％ =０.２０％。

３.結(jié)論

１）渦輪流量計(jì)的檢定準(zhǔn)確度是在檢定條件下確定的，只有使用條件滿足計(jì)量學(xué)基本原則在流量計(jì)量中特定原則之要求時(shí)使用儀表常數(shù)才能保證使用準(zhǔn)確度等于檢定準(zhǔn)確度；

２）提高使用準(zhǔn)確度的技術(shù)條件是在滿足計(jì)量學(xué)相同性原則基礎(chǔ)上流量計(jì)的定點(diǎn)使用和對(duì)儀表常數(shù)的線性化處理；

３）上述方法對(duì)精密渦輪流量計(jì)和氣體渦輪流量計(jì)具有同樣效果。