转子流量计不确定度的评定

      1 转子流量计结构及其测量原理

      1.1 结构特点

      转子流量计分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计两种。玻璃管转子流量计由一根垂直安装的有刻度标尺的玻璃锥形管和在锥形管内沿其轴线方向上下自由移动的转子组成。金属管转子流量计的锥形管是由金属制成，由于金属锥管不透明，不能直接观看转子的位移，因此金属管转子流量计由变送器和指示器组成，可分为现场指示型、气动远传型和电动远传型。转子流量计本体用两端法兰、螺纹或软管与测量管连接，并且垂直安装在测量管道上。

      1.2 测量管理

      转子流量计是由一根向上扩大的圆锥形管子和在管子内随被测介质流量大小浮动的转子（又称浮子）所组成。当被测介质经过转子和锥形之间的环形缝隙时。由于节流原理所产生的全压力差（P1- P2）的作用，使得转子上移，直到全压力差作用在转子上的向上力与转子在被测介质中的重量相平衡为止，并且流量愈大，转子的全压力差愈高，即转子在锥形管内的平衡位置的高低与被测介质的流量大小相对应。因此，转子所处平衡位置高低，即环形缝隙流通截面积大小可作为流量的尺度，故转子流量计称为面积式流量计。同时，由于转子的重量在转子作上下移动是不变的。因此转子处于任一平衡位置时，其两端压差也为恒定值，故又称为恒压差式流量计。

      2 数学模型的建立

      由于转子流量计是一种需要标定才可应用的流量仪表。因此，气体转子流量计一般采用钟罩式气体流量标准装置进行标定，液体转子流量计采用液体流量标准装置标定，也可以采用其它的检定方法。下式为转子流量计的体积流量公式：

      （1）

      式中，ν——为标准装置排出（流入）的体积；
               t——为排出（流入）的时间。

      由于测量液体转子流量计制造厂在出厂前是在常温常压下用水标定的，而用于测量气体的转子流量计是在常温常压下用空气标定的。当实际被测介质的种类、工作状态和物理参数与出厂标定不同，就将带来测量误差。这是因为流体密度和流量计的系数不同，转子在其同一高度的流量值就不同。为了便于对流量大小及流量计范围进行比较就需要有一个统一的状态参数，称为标准状态。即温度t=20℃、压力P=101325Pa的状态。当流量计标定后要将流量值换算为标准状态下的流量值，如下式：

      （2）

      式中，PN、Ps、Pm——分别为标准状态下，装置内和流量计前的气体绝对压力；PN=101325Pa
               TN、Ts、Tm——分别为标准状态下，装置内和流量计前的气体热力学温度；TN=293.15K

      3 不确定度的分析

      根据流量计算公式对qv进行分析

      （3）

      3.1 标准装置的不确定度u1

      V是标准装置排出（流入）的气体体积，是根据标准装置检定后得到的标准体积值，不确定度u1=0.1%。估计自由度γ=n-1=8，为B类不确定度。

      3.2 时间测量的不确定度u2

      计时器的不确定度2×10-4，当使用时放在ms档，分辨率为1ms，标准装置的最短测量时间为30s，按均匀分布，不确定度为：