目前,大部分钟罩通过计算机采集轴角编码器发出的信号,自动换算为标准体积值,自动计算消除了人为读数误差和人为控制造成的误操作。但在钟罩检定过程中,由于钟罩本身设计的原因和标准量器的局限性,会引起检定段脉冲丢失,由此带来的误差不能忽略。
一、静态容积法检定钟罩标准容积的方法
静态容积法检定系统如图1所示。
<CTSM>图1静态容积法检定系统
1.标尺;2.钟罩;3.钟罩微调阀门;4.钟罩排气阀;5.钟罩排气口;6.胶皮管;7.标准量器排气口;8.标准量器;9.进水阀门;10.标准量器0点刻线;11.标准量器出水阀门及可调弯管;12.水池;13.进水管;14.高位水箱</CTSM>
检定前向液槽内充液到一定高度,并在水池内储存足够量的清洁水,放置一段时间使钟罩内的气温、水池内的水温和液槽内的液体温度三者之差应符合表1所示规定。
<CTSM>表1装置的准确度等级</CTSM>
选择适当量限的标准量器,标准量器的容积与钟罩的检定段容积比一般不小于1∶5。
在检定段的每一次检定过程中,如果大气压力或钟罩内气温变化超过如表2所示规定,将此次数据舍去。标定步骤如下:
<CTSM>表2检定时允许的温度、大气压力变化</CTSM>
①将钟罩升到最高位置,并按装置规定的稳定时间使钟罩稳定。
②将标准量器充满水,用胶皮管将钟罩的排气导管和标准量器进气口连接,打开阀门4,使钟罩与密封容器上部空间相连(两者之间连接管段尽可能短)。用阀门3调节钟罩的起始点,测出大气压力和钟罩内气温(或室温)等。
③按与标准量器规定的放水时间相应的流量,调节阀门11,将标准量器内的水放入水池内,这时钟罩内的气体进入标准量器内。当标准量器内的水位下降到刻线时(或用U形管自动对线),依次关闭阀门11和4,测出大气压力和钟罩内气温(或室温)等。
④从排气口5处取下胶皮管。重复步骤①~③,直至该检定段的上限。从标尺上读出钟罩下降的高度。至此做完第一次检定。
按①~④的程序做第2次、第3次直至第n(n≥6)次检定。
二、检定过程中存在的问题
根据JJG165-2005《钟罩式气体流量标准装置》检定规程第5.2.5.2条的方法进行,在标准量器开始放水,钟罩下降的同时,显示仪开始累计编码器的输出脉冲,当标准金属量器放水结束、钟罩停止下降时,显示仪停止累计编码器的输出脉冲。2008年的检定是在用标准量器标定出其分度值后,再单独对编码器进行标定。具体结果如表3所示。
<CTSM>表32005年和2008年对同一台钟罩的检定数据</CTSM>
三、解决问题
当使用静态容积法对钟罩式气体流量标准装置进行检定时,如果按照被检钟罩的流量上限进行排水,以现有标准量器的结构,人工无法很好地控制到指定的刻度,只能在即将达到刻度线时减小流量,而此举由于钟罩硬件结构的影响,在微小流量达到指定刻度时,编码器将不进行脉冲的计数,因此得不到编码器的真实系数,由此引入了较大的不确定度(2005年和2008年的仪表系数相对误差为1.89%),直接影响钟罩的正常使用。而如果按照钟罩的流量下限进行排水检定,同样存在上述问题,而且大大影响了检定效率。解决方法:一是对标准量器进行改进,在刻度线处加装高精度换向器,以解决在进行大流量排水时,到达刻度线附近时能自动停止;二是对钟罩的传动机构进行改进,使其在微小流量下运行时编码器亦能正常工作;三是标定出钟罩的分度值后再对编码器进行单独检定(此举不适合没有刻度线的钟罩)。这3种方法能很好地克服检定过程中编码器丢失脉冲的现象,从而最大限度地减少由此引入的不确定度,提高钟罩式气体流量标准装置的准确度和检定质量。考虑到成本和实际情况,建议采用第三种方法。
四、结束语
静态容积法是对小容量钟罩量值溯源的一种常用方法,其在检定过程中是否正确运用将直接影响钟罩的准确度,进而影响被检计量器具的准确度,因此,正确地运用该方法应引起相关法定计量技术机构的重视。