pVTt法气体流量标准装置流场特性研究及不确定度评定

发布时间：2017-10-26 09:29

  本文关键词：pVTt法气体流量标准装置流场特性研究及不确定度评定

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【摘要】：pVTt法气体流量标准装置以其精度高、结构简单、性能稳定等特点,逐步应用于临界流文丘里喷嘴及部分气体流量计的检定,是构成我国流量量值溯源系统的重要组成部分。本文结合浙江省计量科学研究院的pVTt法装置研制项目,开展标准装置测控系统改进及温度场特征研究工作。首先,对该pVTt法体气体流量标准装置的工作原理及构成进行了概述,包括质量流量计算模型及喷嘴流出系数数学模型等。整理几种常用湿度修正方法,并对其中四种主要方法进行对比。其次针对0.5m3标准容器,展开了流体仿真研究,研究了标准容器内部温度场具体变化情况。该装置在原有基础上,进行了较大程度的硬件改造,软件也做出相应调整及完善。利用PLC毫秒定时中断和立即数输出功能,把PLC的内部时钟作为流量装置的时间基准,实现计时、信号采集以及元件控制等功能。上位机检定系统使用LabVIEW语言进行编写,实现了友好的人机界面。根据检定规程,进行了气密性测试,系统时间差测试,以及喷嘴检定实验。五个标准容器的重复性均小于0.03%,满足装置设计指标要求,并且基于装置目前采用的测温方案,进行了温度场实验研究,完成了不同稳定方案、不同进气时间等状态下标准容器内温度场分布特征的对比研究。最后以实验数据为依托,完成了该pVTt法流量装置不确定度评定工作,装置的不确定度优于0.05%(k=2)。
【关键词】：pVTt 系统调试 数学模型 温度场特征 不确定度评定
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-23
• 1.1 引言14
• 1.2 气体流量标准装置介绍14-15
• 1.3 pVTt法气体流量标准装置的工作原理15-16
• 1.4 pVTt法气体流量标准装置发展现状16-17
• 1.5 温度对pVTt法装置不确定度的影响17-21
• 1.5.1 测温点布置18-19
• 1.5.2 温度场稳定19-21
• 1.6 论文主要研究内容21-23
• 2 pVTt法气体流量标准装置及数学模型23-31
• 2.1 装置结构介绍23-24
• 2.2 质量流量计算模型24-26
• 2.3 音速喷嘴检定模型26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 标准容器流场特性研究31-43
• 3.1 标准容器充气过程数学模型31-34
• 3.2 稳定过程温度场变化规律34-35
• 3.3 0.05m3标准容器温度场仿真35-42
• 3.3.1 基本控制方程36-37
• 3.3.2 标准容器模型建立37-39
• 3.3.3 计算模型选取39
• 3.3.4 边界条件设置39
• 3.3.5 流场仿真结果分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 pVTt法装置测控系统设计43-54
• 4.1 下位机控制系统43-46
• 4.1.1 下位机工作流程43-45
• 4.1.2 脉冲计数与检定计时45-46
• 4.2 上位机监控系统46-53
• 4.2.1 监控程序总体框架46-47
• 4.2.2 系统信息设置程序47-48
• 4.2.3 全局调试程序48
• 4.2.4 检定监控程序48-51
• 4.2.5 数据采集程序51-52
• 4.2.6 数据保存及数据库管理52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 5 实验研究54-67
• 5.1 气密性实验54-55
• 5.2 系统时间差测试55-58
• 5.3 温度场实验研究58-65
• 5.3.1 大气罐温度场分析58-63
• 5.3.2 小气罐温度场分析63-65
• 5.4 喷嘴检定实验65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 装置不确定度评定67-77
• 6.1 容积测量不确定度的评定67-72
• 6.2 附加质量的不确定度评定72-74
• 6.3 检测时间的不确定度74
• 6.4 开关时间的不确定度74-75
• 6.5 湿度测量的不确定度75-76
• 6.6 本章小结76-77
• 7 总结与展望77-79
• 7.1 研究工作总结77
• 7.2 本文创新点77-78
• 7.3 研究展望78-79
• 参考文献79-82
• 附录82-84
• 作者简历84

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本文编号：1098068