一种电驱动双活塞式气体流量标准装置的研制

2 0 1 3年第 3 2卷第 1期

传感器与微系统 ( T r a n s d u c e r a n d Mi c r o s y s t e m T e c h n o l o g i e s )

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一

种电驱动双活塞式气体流量标准装置的研制陈慧云 . r,程佳，黄震威，李东升，徐志鹏( 1 .中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州 3 1 0 0 1 8; 2 .浙江省计量科学研究院科研中心。浙江杭州 3 1 0 0 1 3 )

摘

要：为了解决活塞式气体流量标准装置的最大检定流量受活塞缸容积限制的问题，开发了一种双活

塞式气体流量标准装置。该装置利用 2个活塞交替运行连续产生标准流量。简述了该双活塞式气体流量

标准装置的检定原理，根据临界流流量计的检定规程和流量特性研究了装置的检定模型，介绍了装置软硬件设计，对装置进行重复性实验，结果表明：重复性优于 0 . 0 5%,可以用于临界流流量计的检定。 关键词：气体流量标准装置；双活塞；临界流流量计中图分类号：T B9 3 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0 - 9 7 8 7 ( 2 0 1 3 ) 0 1 - 0 0 8 7 - 0 4

Re s e a r c h a n d f a b r i c a t i o n o f a n e l e c t r i c a l dr i v i n g do u b l e p i s t o n sg a s lo f w s t a n da r d de v i c eC HE N Hu i— y u n ,,C HENG J i a ,HUANG Z h e n— we i。,L I Do n g . s h e n g ,XU Z h i . p e n g( 1 . C o l l e g e o f Me t r o l o g y& M e a s u r e me n t E n【 g i n e e r i n g, C h i n a J i l i a n g U n i v e r s i t y, Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 8, C h i n a;

2 . S c i e n t i i f c R e s e a r c h Ce n t e r, Z h e j i a n g P r o v i n c e I n s t i t u t e o f Me t r o l o g y, Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 3, C h i n a )Ab s t r a c t:I n o r d e r t o s o l v e t h e

p r o b l e m t h a t ma x i mu m c a l i b r a t i o n l f o w o f g a s p r o v e r i s l i mi t e d b y t h e p i s t o n c y l i n d e r v o l u me, a d o u b l e p i s t o n s g a s p r o v e r i s d e v e l o p e d .T w o p i s t o n s o f t h e p r o v e r r u n a l t e r n a t e l y a n d c o n t i n u o u s t y g e n e r a t e s t a n d a r d f l o w a n d c a l i b r a t i o n p r i n c i p l e o f t h e d e v i c e i s e x p l a i n e d a n d c a l i b r a t i o n mo d e l i s s t u d i e d a c c o r d i n g t o c li a b r a t i o n s p e c i f i c a t i o n a n d l f o w c h a r a c t e is r t i c s o f l f o w me t e r . S o t f w a r e a n d h a r d w a r e d e s i g no f t h e d e v i c e i s i n t r o d u c e d .I t’ S p r o v e d t h a t r e p e a t a b i l i t y o f t h e d e v i c e i s p r i o r t o 0 . 0 5% b y t e s t i n g o f t h e

r e p e a t a b i l i t y . I t c a n b e u s e d f o r c a l i b r a t i o n o f c i r t i c a l l f o w me t e r .Ke y wo r d s:g a s l f o w s t a n d a r d d e v i c e;d o u b l e— p i s t o n;c r i t i c l a l f o w me t e r

0引 言

一

缸作为工作腔，另一缸做指示用，主要用于微小流量气体检定，流量范围为 0 . 5 m L/ h￣ 5L/ h,在0 . 1 - 5 L/ h的流量范

气体流量标准装置是指能够提供准确气流量值的测量设备，用于对气体流量仪表进行检定和校准，其主要类型有

钟罩式、 p V T t法、皂膜式、称量法、活塞式和标准表法等，其中，钟罩式和 p V T t法为气体流量原级标准装置。 活塞式气体流量标准装置是属于容积法中基于动态测量原理的一类新兴的气体流量标准装置，由于其具有精度

围内，其流量的不确定度为 0 . 0 5%。此外，意大利也有较高水平的活塞装置： I MG C— C N R成功研制了一套 l 2 0 0 L的大型活塞式气体流量标准装置，流量范围为 0 . 3￣ 2 5m。/ h, 当排气量在 1 5 0￣ 8 0 0 L范围内时，不确定度达 0 . 0 0 4 8%一0 . 0 0 1 5% 。国内对活塞式标准装置的研究以中国计量

高、流量稳定、工作压力可调和自动控制效率高等优点，最近几十年得到了较快发展。相对而言，国外对活塞式流量

科学研究院为代表，其成功研制了国内第一套活塞式气体流量标准装置，装置体积流量的不确定度为 0 . 0 5%,流量

标准装置的研究历史较久，研究水平也较高。德国 P T B早在2 0世纪 9 0年代就研制成功其第一套活塞装置一活塞式高压天然气体积管原级标准，该装置体积不确定度为 0 . 0 2%,置换体积为 0 . 1 4 8 2 m3,检定流量范围为 2 5—4 8 0 m。/ h一

范围为 0 . 0 0 9— 0 . 6m。/ h,活塞缸内工作压力最高可达绝压 2 0 0 k P a。

现有的活塞式气体流量标准装置均采用单工作腔的设计，检定流量上限受工作腔容积限制。为了解决这一问题， 本文提出并研制了一种电驱动双活塞式气体流量标准装置。

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工作腔最大压力为 9 0 b a r _ l ;之后， P T B又与德国

家公司合作开发了一种双活塞式气体流量标准装置，其

收稿日期： 2 0 1 2 - 1 1 - 0 5

基金项目：浙江省重点科技创新团队建设项目( 2 0 0 9 R 5 0 0 2 4 )

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1cae.html