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《工程與試驗雜志》2014年第四期

1校準試驗介紹

燃油流量計采用某型雙轉(zhuǎn)子燃油流量計（如圖1所示），其工作示意圖如圖2所示。某計量標準臺為主動式體積管裝置，其工作原理為：伺服電機驅(qū)動標準計量油缸產(chǎn)生標準流量源，標準流量經(jīng)過被校流量計回到油箱。通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，用光柵測量活塞的位移，用計數(shù)卡測量活塞的運動時間。活塞運動速度乘以計量油缸的內(nèi)徑得到標準流量，通過流量計指示與標準流量相比較的方法進行流量計參數(shù)的校準。流量計校準通常有兩種方法：（1）一定時間內(nèi)，一定質(zhì)量的工質(zhì)通過流量計收集在油箱中，對其進行高度精確的測量。這種方法耗時并且復雜；（2）通過和流經(jīng)一個簡單且經(jīng)過校準的基準流量計的流量對比來校準。本次校準試驗采用第二種方法進行。

根據(jù)廠家提供的輸出信號，將原始合成頻率輸入到校準臺，而修正電壓和修正頻率分別輸出到Agilent34401A電流電壓表和TDS2044示波器，該設(shè)備均在檢驗有效期內(nèi)。考慮到計量標準臺的安全和實際的使用情況，校準試驗從燃油流量100L／h到5000L／h，每隔100L／h進行一次測量。測量參數(shù)包括環(huán)境溫度、油溫、油壓、標準流量值、設(shè)定流量值、原始頻率、修正頻率、修正電流等參數(shù)。

2試驗結(jié)果

廠家提供的流量計算有兩種方法，一種是利用校準后的電流和流量的關(guān)系，另一種是利用校準后的頻率和流量的關(guān)系，分別如圖3和圖4所示。在試驗過程中，發(fā)現(xiàn)修正電流比修正頻率穩(wěn)定性好。因此，本文采用修正電流和流量的關(guān)系進行比較。圖5給出了廠家流量以及試驗流量數(shù)據(jù)和修正電流的關(guān)系圖。為了便于比較兩者的差別，圖6對圖5的局部進行放大。由圖6可以看出，兩者有一定的差異。試驗結(jié)果線性度較好，為了對比兩者的差別，對試驗流量數(shù)據(jù)進行擬合。通過對一些流量點進行計算，取不同的修正電流，可得出兩者之間的相對誤差（如圖7所示）。從圖7可以看出，在整個工作范圍中，相對誤差基本保持在5‰。

對校準結(jié)果進行不確定度合成，燃油流量標準裝置不確定度為0．05％（測量范圍為0．1～100m3／h），根據(jù)試驗時的實際流量值計算，可得實際流量的標準方差S，合成不確定度如公式（1）。通過試驗數(shù)據(jù)可以得知，整個試驗過程中，油溫變化最大為0．5℃（最大油溫25．78℃，最低溫度為25．27℃），故采用油溫25．6℃進行運動粘度系數(shù)計算。根據(jù)圖9，將燃油溫度及運動粘度系數(shù)關(guān)系擬合并計算，可得該溫度下燃油粘度系數(shù)為1．373556mm2／s。其中，F(xiàn)REQ為雙轉(zhuǎn)子流量計原始頻率輸出值，WF為校準臺燃油流量標準值（L／h），VISC為當前燃油溫度下的燃油運動粘度系數(shù)。圖10所示為該雙轉(zhuǎn)子燃油流量計K－FREQ／VISC特性校準特性曲線圖［3］。由圖可見，該校準曲線不平滑，應用起來較為不便。根據(jù)圖10所示，鑒于K因子特性圖應用較不便，將其作為備份方法，試飛中首選修正電流和校準流量值的曲線。

3結(jié)論及展望

根據(jù)校準結(jié)果，得到修正電流和試驗流量值的關(guān)系以及K－FREQ／VISC特性校準特性曲線圖。將修正電流和試驗流量值的關(guān)系曲線作為試飛時的首選方案，修正頻率和校準流量值的曲線作為次選方案，K－FREQ／VISC特性校準特性曲線圖作為備份方案。通過此次雙轉(zhuǎn)子流量計校準試驗，對以后校準試驗有以下可改進的地方：（1）計量標準臺應當有滿足流量計的工作范圍（至少滿足被試對象的工作范圍）的能力，包括壓力、流量等；（2）計量標準臺應當能模擬不同的油溫來進行試驗，最好能覆蓋試驗對象在高寒和高溫的溫度范圍，為燃油流量計算提供準確的運動粘度系數(shù)和密度值。

作者：王朝蓬 苗禾狀 左澤敏 高揚 單位：中國飛行試驗研究院