电子秤并联使用的水流量标准装置可行性试验

对静态质量法水流量标准装置提出电子秤并联使用的设想，通过理论分析和实验验证，两台电子秤并联 使用时换向器的不确定度介于两个换向器单独使用的不确定度之间；两台电子秤并联使用和一台电子秤单独使 用对同一流量计同一流量点的仪表系数进行测量，偏差小于相应准确度等级的重复性。理论分析和实验结果表 明，静态质量法水流量标准装置的电子秤并联使用可以增加装置的检定流量，且不改变装置的不确定度。

电子秤和换向器是静态质量法水流量标准装 置的重要组成部分。电子秤是工作标准，根据在 实测时间间隔内称重容器收集到的通过换向器进 入其中的水在静止状态下的质量，从而计算出流 量。换向器用来引导水流流向称重容器或者流向 旁路而不改变回路中的流量。静态质量法水流量 标准装置一般有多台电子秤，电子秤的最大秤量 决定装置的最大检定流量，若无法使用更大秤量 的电子秤时，可以考虑将两台电子秤并联使用增 加装置的检定流量的可行性。

1.电子秤并联使用方式

图1是两台电子秤并联使用示意图，即流过 被检流量计后的水，分成两路分别进入两台电子 秤上的称重容器，将被检流量计的输出与两个称 重容器在测量时间内收集到的水在静止状态下的 质量之和或按密度计算出的体积之和相比较，从 而确定被检流量计的计量性能。两台电子秤并联微流量计图1两台电子秤并联使用示意图

使用的关键是两个换向器同时动作的不确定度能 否满足整套装置不确定度的要求。

2.换向器工作原理

图2是换向器工作过程示意图。首先，流过 被检流量计的水流经换向器的导流器后进入旁路, 如图2 (a)位置，待所需流量稳定后，操作换向 器，喷嘴开始逆时针转动，经过图2 (b)、(c)、 (d)各位置后，在图2 (e)位置时停止转动，换 向器将水流引入称重容器。达到预定的水量或时 间或脉冲数后，再次操作换向器，喷嘴从图2 (e) 位置开始顺时针转动，经过图2 (d)、(c)、(b) 各位置后，在图2 (a)位置时停止转动，换向器 将水流引回旁路，完成一次检定。

3.换向器的换向时间和不确定度来源

理想换向过程为喷嘴的几何中心与导流器的 几何中心共线，即喷嘴转动到图2 (c)位置时启 动和停止计时/计数。图3是理想换向过程称重容 器的流量一时间曲线图。

喷嘴从图2 (a)位置转动到图2 (b)位置和 从图2 (d)位置转动到图2 (e)位置的过程中， 水流仍然在原通道中流动，为换向器的无效行程， 反之亦然。喷嘴只有从图2 (b)位置转动到图 2 (d)位置和从图2 (d)位置转回到图2 (b)位 置时才能改变水流方向，为换向器的有效行程。 喷嘴从图2 (b)位置转动到图2 (d)位置（对应图3理想换向过程称重容器的 流量一时间曲线图

图3中4^B)所需的时间为换向器的换入时间 t入,喷嘴从图2 (d)位置转动到图2 (b)位置 (对应图3中所需的时间为换向器的换出 时间化。

理想换向过程测量时间内称重容器收集到的 水的质量m秤为图3中梯形ABCD的面积，即 m秤=S梯形ABCD，因为在图2 ( c)位置时启动（图3 中E点）和停止（图3中F点）计时/计数，而 EF和分别是梯形ABCD的中位线和高，即

S梯形=qm ^ t，所以 m^ = qm ^ t。

测量时间内流进称重容器内的水的理论值m理为图3中矩形4B1C1D1的面积，即m理=S^A1B1C1D1，而?A1B1C1D1 = qm ?t，由此可见'理想 换向过程测量时间内称重容器收集到的水的质量

m秤一m理。

换向器实际工作时，并不是在图2 (c)位置 时开始和停止计时/计数。喷嘴由图2 (a)向图 2 (e)转动时，在图2 (b)位置时开始计时/计 数；喷嘴由图2 (e)向图2 (a)转动时，在图2 (d)位置时停止计时/计数。实际换向过程称重容

图4实际换向过程称重容器的流量一时间曲线图

实际换向过程测量时间内称重容器收集到的 水的质量为：

此即JJG164一2000《液体流量标准装置》中换向 器的B类不确定度评定。

GB/T 17613. 1 一1998《用称重法测量封闭管 道中的液体流量装置的检验程序第1部分：静 态称重系统》中规定：把换向器从图2 (a)位置 转到图2 (e)位置的时间作为换向器的换入时间 t入（对应图5中EW,换向器从图2 (e)位置 转到图2 (a)位置的时作为换向器的换出时间

两台电子秤并联使用时，设进入两台电子秤 的流量分别为h和qm，两个换向器在相应流量下 的换向时间分别为t入1、t出1、t入2、t出2 ,两个换向 器同时工作的换入时间为t入，换出时间为两 个换向器同时动作过程称重容器的流量一时间曲 线如图6所示。

4试验数据

试验设备：某静态质量法水流量标准装置， 电子秤1的最大称量=6 000 kg,检定分度值为 1 kg,对应换向器1；电子秤2的最大称量= 1 500 kg,检定分度值为100 g,对应换向器2；

4.1换向器的不确定度

依据JJG 164—2000《液体流量标准装置》中 的流量计检定法对换向器进行检定，流量计为装 置上的标准表（DN150电磁流量计），换向次数 m =10,重复次数n = 10。

时间差计算公式各变量含义如表1所示，计 算公式为: