0 前言
控制图是对测量过程是否处于统计控制状态的一种图形记录。它能判断并提供测量过程中是否存在异常因素的信息，以便于查明产生异常的原因。在测量过程控制中常用的控制图有平均值-标准偏差控制图（
-s图）和平均值-极差控制图（-R图），我们应用平均值-极差控制图来记录音速喷嘴式气体流量标准装置的测量过程，判断测量过程是否受到不受控的随机效应的影响。
1 音速喷嘴式气体流量标准装置
喷嘴是个孔径逐渐缩小的流道，最小孔径的部分成为喉部。当喉部的气流处于亚音速时，喉部的气体流速（流量）将随节流压力比（即出口压力p1与上游滞止压力p0之比）的减少而增大。当节流压力比小到一定值时，流过喷嘴喉部的流速达到最大值——音速。如果上游滞止压力p0不变，再减小p1（即减小滞止压力比），流速（流量）将保持恒定。所以流速（流量）不再受下游压力的影响，此时的喷嘴称为音速喷嘴。音速喷嘴式气体流量标准装置如图1所示。
喷嘴的流量按下式计算
（1）
式中：p为音速文丘利喷嘴前滞止绝对压力，kPa；T为音速文丘利喷嘴前滞止绝对温度，K；C为流出系数；Φ为与临界流函数、喉部直径有关的系数；K为大气相对湿度修正系数。
1真空泵；2储气罐；3汇流管（容器）；4开关阀；
5音速文丘利喷嘴；6滞止容器温度计；7滞止容器压力计；
8滞止容器；9流量调节阀；10被检表后温度计；
11被检流量计；12被检表前压力计
图1 音速喷嘴式气体流量标准装置示意图
在音速喷嘴式气体流量标准装置上对被检流量计进行检测，读取被检流量计显示值、标准装置的流量值，并测出标准装置内和流量计前的气体温度、压力，计算出被检流量计的实际流量，然后通过公式（2）计算仪表的示值误差。
（2）
式中：Eij为第i检定点第j次检定时被检流量计的相对示值误差，%；Qij为第i检定点第j次检定时流量计显示的累积流量值，m3；（Qs）ij为第i检定点第j次检定时装置的累积流量值，m3，装置对装置内和流量计前的气体温度、压力对流量值的影响进行自动补偿。
2 测量过程的统计控制——控制图
2.1 预备数据的取得
预备数据是建立分析用控制图的基本取样数据，取样过程处于随机控制状态中。选取一台稳定的气体涡轮流量计作为被测对象，在重复性条件下，对该流量计每周作6次独立重复测量，连续测量半年，共获得24组数据，测量结果如表1所示。
2.2 计算统计控制量
采用平均值控制图和极差控制图，对本装置进行连续半年的统计控制，绘制平均值-极差控制图（-R图）。各子组平均值的平均值=0.43%，各子组极差的平均值
2.3 控制界限的计算
计算每个控制图的中心线（CL）、控制上限（UCL）和控制下限（LCL）。
1）平均值控制图，图
中心线
控制上线
控制下线=0.38%
2）极差控制图，R图
中心线
控制上线
控制下线
2.4 制作控制图并在图上标出测量点
控制图的纵坐标为计算得到的各统计控制量，横坐标为时间坐标。在图上画出CL，UCL和LCL三条控制界限。在图上标出各子组相应统计控制量的位置（测量点）后，将相邻的测量点连成折线，完成控制图，如图2~3所示。
图2 平均值控制图
图3 极差控制图
2.5 判断测量过程是否处于统计控制状态
按照控制图对异常判断的各项准则，对控制图中各测量点的分布状态进行判断。从图2和图3可知，本装置测量过程未出现异常，没有出现不受控的系统效应的影响和不受控的随机效应的影响。
3 检测结果的验证
采用比对法验证本装置的检测结果的可信程度，选用三套准确度等级均为0.3级的音速喷嘴式气体流量标准装置进行比对，Ulab为本装置的扩展不确定度，ylab为本装置测量结果，为三套装置测得结果的平均值，n为3（装置套数），数据如表2所示。
由比对结果可知，的最大值为0.16%，•Ulab成立，因此，装置的检测结果得到验证。
4 结束语
利用平均值―极差控制图，通过定期观察测量结果的平均值、极差变化情况，判断音速喷嘴式气体流量标准装置的测量过程是否处于统计控制状态。测量结果受到测量过程的影响，测量过程始终处于受控制状态，才能确保标准装置正常工作，保证测量结果的可靠性。
参考文献
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