一、问题的提出
由于工程上使用着许多脉动机械—压气机、内燃机、真空泵、活塞式水泵等等，这些机械的进、出口流量的准确测量不仅是研究这些机械的动特性所必须的，而且也是能耗测定所不可缺少的。然而，要精确测量脉动流量业非一件容易的事，这是因为流量计都是在定常流的状态下进行标定的，所得的特性当然完全适用于定常流动时的流量测量。但是，将这种流量计用于脉动流量测量，由于二者流动性质不同，就会显著产生误差。为此，通常在流量计与脉动源之间装上一个容积足够大的稳压容器，以减少脉动对流量计的影响，使得流体流过流量计时仍为定常流动，从而测出可靠的读数。但是，这种方法给测试带来很大麻烦，有时甚至是不可能的。为此，就有必要研究流量计在定常流动下标定的流量系数与在脉动流情况下的流量系数之间的关系。也就是说，需要研究在定常流动下标定的流量计，用于测量脉动流时是否需要进行修正的问题。
流量计的显示形式有瞬时值显示和累计值显示。对于这两种显示形式应分别加以讨论。下面仅以节流式流量计为例加以说明。
二、节流装置测级脉动流贵的流且方程
在稳定流的情况下，节流式流量计的流量方程为:
在脉动流情况下，作如下假定:
1.流量的脉动频率相对流量计的频率特性而言是很低的。这就是说，要求节流装置前后的压差△P能如实地反映流量的脉动情况，这通常是能满足的。
2.假定流量综合系数为K′，且为常数。于是，可令(1)式对任一瞬间t成立:
上式即为用节流装置测量脉动流量的流量方程式。
三、测量系统的建立
在按(3)式建立测量系统时，必须注意先对差压△P开方，而后积分。以采用DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表为例，其组成测量系统的框图如图1所示。
说明:
(1)仪表刻度常数的确定脉动流量经节流元件转换成差压信号△P，其转换方程为:
的刻度系数。(9)式决定了显示器的指示值I(t)与脉动流量平均值的对应关系。它说明了由图1所示测量系统所得到的I(t)值与(t)成正比，这正是我灯所希望的。
此外，开方器的输出电流I开还进入积算器，在积算器内对I开实现累计:
(2)该测量系统与稳定流测量系统相比较，仅多了一个求平均值环节，但是应该强调该求平均值环节必须置于开方器之后，业且在开方器之前不能有任何阻尼作用，例如差压计引压管线的阻尼作用将使最后得到的It值偏离公式(9)，即给测量带来误差。
此外，公式(11)表明，由于积算器本身具有积分作用，因而进入积算器的信号不必经过求平均值环节，即能获得与脉动流量的累计值成正比的显示值N。
(3)求平均值环节的具体实施
通常可用一阶惯性环节来实现。因为按照谐波分析理论，任何一种周期性变化的波形，总可以分解为一个定值和许多按正弦或余弦规律变化的波形之和，这个定值即为对时间的平均值，可以通过一阶惯性环节而为显示仪表所感受，.那些按正弦或余弦规律变化的分量，则被惯性环节所衰减，传不到显示仪表。所以图l中的阻尼环节即惯性环节也就是一个求平均值电路。
实际的阻尼环节可以直搜采用DDZ-Ⅱ型中的DFZ-01型阻尼器。当然，电路可以有各种各样的形式，应根据实际需要设计。
上述一阶环节的优点是线路简单，可以满足一般测量的需要，它的缺点是给测量带来滞后，在使用中应适当调节时间常数，以兼顾滤波效果和测量滞后。为了更好地解决滤波和测量滞后之间的矛盾，可以采用选频滤波器。因为大多数场合下脉动流量的频率是基本固定的，采用选频滤波器则可获得满意的阻尼效果，而对测量滞后文不会有太多的影响。
四、实验验证
对于定常流下的流量公式(1)中的系数K，可由伯努利方程及流体的连续性方程推导出。但脉动流情况下伯努利方程已不再适用，因此要从理论上推导出公式(3)中的系数K′是困难的，我们在前面推导过程中，假定其值为常数，对此必须由实验来验证上述假定的正确性.
(一)试验流程
水泵将水打入管道，流经孔板、调节阿、电远传转子流量计、水流换向器至计量容器或直接至缓冲水槽，后自流回水池。
(二)试验仪器及设备
1.脉动流量的形成
为了模拟工程上的脉动流量，拟订了脉动流量的产生系统，其框图如图3所示。该系统实质上是一个自动调节系统。调节器的参数按照随动或定值调节系统的要求整定。当需要产生脉动流量时，参数按随动系统整定，此时方波发生器的输出作为调节器的外给定，方波的频率、幅值、脉宽都可以方便地调节，从而可以得到各种频率，不同幅值、脉宽的流量波形;当需要产生稳定流量时，调节器参数按定值调节系统的要求整定，给定值由内给定提供，即系统作为定值调节系统运行。此时可以进行定常流的各种试验。
2.同步信号控制电路
在试验过程中，当换向器将水流引入计量容器的同时，要求计时器开始计时，积算器开始积算;而当换向器将水流引出计量容器时，则要求计时器、积算器同时停止工作。总之要求换向器、积算器、计时器三者同步。为此，设计了同步信号控制电路(具体电路从略)。
3.换向器
换向器系属开式漏斗型换向器，漏斗的换向由牵引磁铁驱动，它比通常由气缸驱动的换向器结构简单，换向速度快，从而减少由换向而引入的计量误差。
(三)实验内容及数据处理
1.试验内容
(1)稳定流时流量计的标定
(2)脉动流时流量计的标定
i脉动频率改变
ii脉动幅度改变
iii流量波形形状改变
上述内容分别对孔板差压流量计及转子流量计进行了试验
2.试验数据
表份是稳定流情况下的实验数据。试验流程及框图见图2、图3。因为这是稳定流情况，因而未加入阻尼(求平均值)环节。
五、教据分析和结论
先观察显示器的刻度系数:
以上数据说明，无论从显示器的刻度系数或是积算器的刻度系数都可证明K′=K。由于稳定流下的流量系数K为常数，故K′亦为常数且等于K。其最大相对误差为：
该误差显然没有超过测量系统中所用仪表的综合误差。
从而可得出如下几个结论:
1.用节流装置测量脉动流量时，流量计的刻度系数在稳定流下标定后，不必进行修正。()，由脉动引入的误差可忽略不计。
2.必须按图1建立测量系统。
3.除在开方器后面(见图1)必须引入阻厄丈求平均值j电路外，在开方器前面却不允许引入任何阻尼环节，否则将因：
4.文中所述脉动流量的测量方法，除可用在对脉动流量的计量外，对于脉动流量调节系统，特别是比值调节系统，也应按图工建立测量系统。
作者：浙江大学化工仪表教研组 陆水钧
