PVTt气体流量标准装置的研究
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平） ， 是 我 国 流量 量 值 溯 源 系 统 不 可 或 缺 的重 要 组 成 部
正压 法 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量标 准装 置 的技 术指 标如 下 ： （ １ ） 装置 型式 ： 高压 进气 式 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量 标准 ； （ ２ ） 标准 容器 容积 ： ３ ０ ｍ ；
马 丹： Ｐ Ｖ Ｔ ｔ气体 流 量标 准 装 置 的研 究
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气 体 流 量 标 准装 置 的研 究
马 丹
（ 沈 阳计 量测试 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ １ ７ ９ ）
摘
要： 由于气体流量计的广泛应用 ， 气体 流量标准装置 的建立受到各 国的关注和重视 。Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气体流量标 准装置是常用 的原始标准装置 。本 文主要介绍
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ＰＶＴｔ Ｇａ ｓ Ｆｌ ｏ ｗ Ｃａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
Ｍａ Ｄａ ｎ
１ 研 究背 景及 意义
压Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置为原级标 准并用 的装置 。 ２ ． １ Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气 体流 量标 准装 置构 成
（ １ ） 气源 ， 包括压缩机、 压力储气缸 、 加 热 和 冷 却 装
置、 消 声装 置 ； （ ２ ） 原 始标 准 系统 ， 即Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 装置 ； （ ３ ） 测 试 系统 ； （ ４ ） 压 力调 节 系统 ； （ ５ ） 温 度调 节 系统 ； （ ６ ） 控 制 系统 。 ２ ． ２ 装置 技术 指标
（ ５ ） 装置 不确 定度 ： ０ ． ０ ５ ％～ ０ ． ０ ２ ％； （ ６ ） 装 置安 放 在密 闭恒 温室 中， 室 温波 动 范 围 ±
０． ５Ｋ ；
（ ７ ） 试验 介质 ： 干燥 空气 ；
和建设高效和高准确度的气体流量标准装置非常必要。
２ 研 究 内容
２ ． 弓 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置所复现 的气体流量标准
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—１ １—１ ４
（ １ ） Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置复现气体流量的基本
方 程如 式 （ １ ） 所示 ：
（ 一 是）
㈩
式 中： ｇ 一装置１ ６年 第４ ３卷 第Ｊ ２期
装置 主要 组成 ：
气体 流 量计 量在 贸易 结 算 、 能源计量、 过程控制、 环 境保 护 、 医 药卫 生等 领域得 到 了广泛 应 用 ， 并 在一 定程 度 上 推动 和支 持 了 国民经济 的发 展 。尤其 在能 源危 机越 来 越 严重 的 当今社 会 ， 气体 流量计 量 的重 要性更 为 突 出。
鉴于气体流量计量 的重要性 ， 高准确度气体流量标
准 装置 的建 立受 到 了各 国流 量 专 家 的普 遍 关 注 和重 视 。 同时 ， 建 立 和健全 各 类气 体流 量标 准装 置 ， 开展 国 内外 比 对 已经 成 为流量 标 定 技 术 的重 要 发 展 趋 向。欧 、 美 各 国 家 及 日本 等均 已建立 了较为 完善 的气 体流 量溯 源体 系其 中， 原始 标 准是 依据 气 体 流量 的基 本 定 义 予 以 实施 的装 置， 如美 国 国 家 标 准 研 究 院 （ Ｎ Ｉ Ｓ Ｔ） 和 法 国 国 家 计 量 院 （ Ｌ Ｉ Ｎ Ｅ） 采用的 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法 原 级装 置 。 我 国气体 流量 标准 装置 的发 展一 直 紧跟 国际社 会 的 步幅 ， 已经 建成 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法 气 体 流 量 国家 基 准 （ 国际 先进 水
（ ３ ） 流量 范 围 ： （ ５～ ８ ０ ０ ０ ） ｉ ｎ ／ ｈ ； （ ４ ） 气源 压力 范 围 ： （ ０～ ５ ） ＭＰ ａ ； 露点 ： ２ ５ ０ Ｋ；
分 。 目前 ， 国内 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流 量 标 准 装 置 ， 最 大 流 量 为 １ ３ ０ ０ ｍ ／ ｈ ， 扩展 不确 定度 为 ０ ． ０ ５ ％（ ｋ＝ ２ ） 。Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体 流量标 准装置 的 流量准 确度虽 然达 到 国际先进 水平 ， 但是 类 型相 对单一 ； 数量较少 ， 且装置检定效率偏低 。因此 ， 研究
标 准 容器 的容积 ；
一
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流 量 标 准 装 置 的不 确定 度来 源 如 表 １
计 时器测 得 的时 间 ；
、
所 示 。分析 表 １ 可知 ， 本文 的 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量标 准装 置 扩 展不 确定 度可 满足设 计要 求 。
表１ Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置的不确 定度来源一览表
ｐ 、 Ｚ ｅ 一 检 定前标 准 容器 内气 体平 均热 力学 温度 、
值 的流 量方 程
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量表装置是 间接测量质量 流量 的一
种原级 标 准装 置 ， 其原理为 ： 装置在某一 时间间隔 ｔ 内， 气 体进 人 或者 排 出容 积 为 ｌ ， 的标 准容 器 ， 根 据 进 气 或 者 排 气前 后标 准 容器 内的气 体 的绝对压 力 Ｐ 和热力 学温度 的变化 ， 得 出检定过程 中的气体质量 流量。本文研究 的正
正压 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 装置的装置构成 、 技术指标级不确定分析等 内容 。
关键词 ： 气体流量 ； 标准装置 ； Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法； 正压法
中图分类号 ： Ｔ Ｈ８ １ ４ 文献标识码 ： Ａ 国家标 准学科分类代码 ： ４ ６ ０ ． ４ ０ ２ ５
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ５ ９ ８ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ ４— ６ ９ ４ １ ． ２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ０ ３ ９
正压 法 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量标 准装 置 的技 术指 标如 下 ： （ １ ） 装置 型式 ： 高压 进气 式 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量 标准 ； （ ２ ） 标准 容器 容积 ： ３ ０ ｍ ；
马 丹： Ｐ Ｖ Ｔ ｔ气体 流 量标 准 装 置 的研 究
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气 体 流 量 标 准装 置 的研 究
马 丹
（ 沈 阳计 量测试 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ １ ７ ９ ）
摘
要： 由于气体流量计的广泛应用 ， 气体 流量标准装置 的建立受到各 国的关注和重视 。Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气体流量标 准装置是常用 的原始标准装置 。本 文主要介绍
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ＰＶＴｔ Ｇａ ｓ Ｆｌ ｏ ｗ Ｃａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
Ｍａ Ｄａ ｎ
１ 研 究背 景及 意义
压Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置为原级标 准并用 的装置 。 ２ ． １ Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 气 体流 量标 准装 置构 成
（ １ ） 气源 ， 包括压缩机、 压力储气缸 、 加 热 和 冷 却 装
置、 消 声装 置 ； （ ２ ） 原 始标 准 系统 ， 即Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 装置 ； （ ３ ） 测 试 系统 ； （ ４ ） 压 力调 节 系统 ； （ ５ ） 温 度调 节 系统 ； （ ６ ） 控 制 系统 。 ２ ． ２ 装置 技术 指标
（ ５ ） 装置 不确 定度 ： ０ ． ０ ５ ％～ ０ ． ０ ２ ％； （ ６ ） 装 置安 放 在密 闭恒 温室 中， 室 温波 动 范 围 ±
０． ５Ｋ ；
（ ７ ） 试验 介质 ： 干燥 空气 ；
和建设高效和高准确度的气体流量标准装置非常必要。
２ 研 究 内容
２ ． 弓 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置所复现 的气体流量标准
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—１ １—１ ４
（ １ ） Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置复现气体流量的基本
方 程如 式 （ １ ） 所示 ：
（ 一 是）
㈩
式 中： ｇ 一装置１ ６年 第４ ３卷 第Ｊ ２期
装置 主要 组成 ：
气体 流 量计 量在 贸易 结 算 、 能源计量、 过程控制、 环 境保 护 、 医 药卫 生等 领域得 到 了广泛 应 用 ， 并 在一 定程 度 上 推动 和支 持 了 国民经济 的发 展 。尤其 在能 源危 机越 来 越 严重 的 当今社 会 ， 气体 流量计 量 的重 要性更 为 突 出。
鉴于气体流量计量 的重要性 ， 高准确度气体流量标
准 装置 的建 立受 到 了各 国流 量 专 家 的普 遍 关 注 和重 视 。 同时 ， 建 立 和健全 各 类气 体流 量标 准装 置 ， 开展 国 内外 比 对 已经 成 为流量 标 定 技 术 的重 要 发 展 趋 向。欧 、 美 各 国 家 及 日本 等均 已建立 了较为 完善 的气 体流 量溯 源体 系其 中， 原始 标 准是 依据 气 体 流量 的基 本 定 义 予 以 实施 的装 置， 如美 国 国 家 标 准 研 究 院 （ Ｎ Ｉ Ｓ Ｔ） 和 法 国 国 家 计 量 院 （ Ｌ Ｉ Ｎ Ｅ） 采用的 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法 原 级装 置 。 我 国气体 流量 标准 装置 的发 展一 直 紧跟 国际社 会 的 步幅 ， 已经 建成 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法 气 体 流 量 国家 基 准 （ 国际 先进 水
（ ３ ） 流量 范 围 ： （ ５～ ８ ０ ０ ０ ） ｉ ｎ ／ ｈ ； （ ４ ） 气源 压力 范 围 ： （ ０～ ５ ） ＭＰ ａ ； 露点 ： ２ ５ ０ Ｋ；
分 。 目前 ， 国内 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流 量 标 准 装 置 ， 最 大 流 量 为 １ ３ ０ ０ ｍ ／ ｈ ， 扩展 不确 定度 为 ０ ． ０ ５ ％（ ｋ＝ ２ ） 。Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体 流量标 准装置 的 流量准 确度虽 然达 到 国际先进 水平 ， 但是 类 型相 对单一 ； 数量较少 ， 且装置检定效率偏低 。因此 ， 研究
标 准 容器 的容积 ；
一
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流 量 标 准 装 置 的不 确定 度来 源 如 表 １
计 时器测 得 的时 间 ；
、
所 示 。分析 表 １ 可知 ， 本文 的 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气 体 流量标 准装 置 扩 展不 确定 度可 满足设 计要 求 。
表１ Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量标准装置的不确 定度来源一览表
ｐ 、 Ｚ ｅ 一 检 定前标 准 容器 内气 体平 均热 力学 温度 、
值 的流 量方 程
Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法气体流量表装置是 间接测量质量 流量 的一
种原级 标 准装 置 ， 其原理为 ： 装置在某一 时间间隔 ｔ 内， 气 体进 人 或者 排 出容 积 为 ｌ ， 的标 准容 器 ， 根 据 进 气 或 者 排 气前 后标 准 容器 内的气 体 的绝对压 力 Ｐ 和热力 学温度 的变化 ， 得 出检定过程 中的气体质量 流量。本文研究 的正
正压 Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 装置的装置构成 、 技术指标级不确定分析等 内容 。
关键词 ： 气体流量 ； 标准装置 ； Ｐ Ｖ Ｔ ｔ 法； 正压法
中图分类号 ： Ｔ Ｈ８ １ ４ 文献标识码 ： Ａ 国家标 准学科分类代码 ： ４ ６ ０ ． ４ ０ ２ ５
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ５ ９ ８ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ ４— ６ ９ ４ １ ． ２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ０ ３ ９