一、概述

孔口流量計(jì)又稱(chēng)流量校準(zhǔn)器，根據(jù)測(cè)量流量的大小分大、中和小流量校準(zhǔn)器。它廣泛用于環(huán)保部門(mén)粉塵、TSP、PM10等中小采樣器的流量校準(zhǔn)及環(huán)境監(jiān)測(cè)中的大氣采樣器、總懸浮顆粒物采樣器大流量的校準(zhǔn)。而這些大氣采樣器等正是監(jiān)測(cè)大氣污染源的常用儀器，其監(jiān)測(cè)的指標(biāo)直接影響到日常公布的污染指數(shù)，故作為量傳的上一級(jí)的流量校準(zhǔn)儀器校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)方法至關(guān)重要，它直接影響到監(jiān)測(cè)指數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

二、孔口流量計(jì)工作原理及計(jì)算公式

孔口流量計(jì)利用的是差壓式原理，計(jì)算公式由伯努利方程推導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

三、校準(zhǔn)曲線分析

根據(jù)孔口流量計(jì)的工作原理和理論計(jì)算式，只要準(zhǔn)確地取出其壓力信號(hào)（***終換算成流量值），輸入溫度和大氣壓，通過(guò)檢測(cè)裝置標(biāo)定系數(shù)a和b，就可以檢測(cè)出流量的誤差。 我們分別用鐘罩、臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置和羅茨流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)武漢天虹智能儀表廠生產(chǎn)的已標(biāo)定過(guò)的TH-150進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)， 孔口流量計(jì)選擇的3個(gè)流量點(diǎn)分別為81.0L/min、95.0L/min和115.0L/min，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

檢測(cè)過(guò)程中，羅茨流量計(jì)是一段時(shí)間多次讀數(shù)的平均值。盡管羅茨流量計(jì)是定點(diǎn)標(biāo)定的儀表常數(shù)，但其結(jié)構(gòu)的原理型式使之在小流量時(shí)回轉(zhuǎn)不均勻，造成波動(dòng)較大，。重復(fù)性較差。

另采用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)系數(shù)a=0.2826的孔口流量計(jì)作了整個(gè)量程段的試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)校準(zhǔn)曲線分析，流量校準(zhǔn)器流量的線性段比較窄， 在誤差小于±0.5%內(nèi)量程比約為3∶1， 超過(guò)這個(gè)量程比測(cè)量出來(lái)的流出系數(shù)不呈線性，誤差存在不確定性。

四、流量校準(zhǔn)器檢測(cè)方法的探討

檢測(cè)流量校準(zhǔn)器按HJ/T368-2007《標(biāo)定總懸浮顆粒物采樣器用的孔口流量計(jì)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》中的方式了兩種：一種是羅茨（容積式）流量計(jì)；另一種是鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，實(shí)驗(yàn)及理論分析證明這兩種方法均存在缺陷。

1.鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)

采用鐘罩氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè)與孔口流量計(jì)的使用狀態(tài)相差較遠(yuǎn)。 使用時(shí)是負(fù)壓， 校準(zhǔn)時(shí)是正壓， 且孔口流量計(jì)安裝在管路中應(yīng)有前后直管段的要求 （ 差壓式流量計(jì)對(duì)直管段要求比較嚴(yán)格），

孔口流量計(jì)的入口是開(kāi)放性的， 很難用同口徑的管道接上， 由于前后管道直徑的差異， 會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)較大影響。 且正壓方式和負(fù)壓方式對(duì)孔口流量計(jì)的取壓位置亦有很大區(qū)別， 會(huì)給壓力修正帶來(lái)較大誤差。

2.羅茨流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)

采用羅茨流量計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)表檢測(cè)孔口流量計(jì)按HJ/T368-2007中要求羅茨流量計(jì)的誤差小于±1%，孔口流量計(jì)的小于±2%，對(duì)于2σ的量傳關(guān)系其可靠性不理想，根據(jù)誤差理論至少應(yīng)達(dá)到3σ。 據(jù)了解，用羅茨流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，其裝置結(jié)構(gòu)中缺少穩(wěn)壓措施，流量計(jì)的顯示值波動(dòng)很大，特別是較小的流量，其平均值（或累積） 的計(jì)算都會(huì)產(chǎn)生很大的不確定性。 故JJG633-2005《容積式流量計(jì)檢定規(guī)程》中將分界流量以下的誤差放大1倍，即1.0級(jí)的羅茨流量計(jì)的小流量誤差允許為±2%。 因此，用羅茨流量計(jì)檢測(cè)孔口流量計(jì)的方法值得商榷。

3.臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)

目前，許多計(jì)量部門(mén)已建立臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，用來(lái)檢測(cè)各種容積式（羅茨）、速度式等氣體流量計(jì)。 采用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè)孔口流量計(jì)其量傳關(guān)系成立，大孔口、中孔口流量計(jì)的直徑分別為75mm和35mm，與負(fù)壓裝置的80mm和40mm口徑近似對(duì)應(yīng)，且孔口本身有一段直管段，檢測(cè)的可靠性高，附加影響小，亦可根據(jù)其直徑專(zhuān)門(mén)做一段直管段。 其量傳關(guān)系及適用性如表3所示。

從表3可看出， 孔口流量計(jì)的誤差至少應(yīng)不超±1%，否則不符合量值溯源關(guān)系。

五、小結(jié)及今后研究方向

1.孔口流量計(jì)主要用于環(huán)保部門(mén)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的大氣采樣器進(jìn)行期間核查，而孔口流量計(jì)的生產(chǎn)廠家良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣不一，計(jì)量部門(mén)檢測(cè)只能出具校準(zhǔn)證書(shū)而無(wú)依據(jù)判定是否合格。 故對(duì)用于環(huán)保的孔口流量計(jì)急需擬定計(jì)量檢定規(guī)程， 以淘汰質(zhì)量差、使用不穩(wěn)定的計(jì)量器具。

2.孔口流量計(jì)由于其攜帶方便 ，校準(zhǔn)直接 ，安裝在采樣器特殊接口上簡(jiǎn)便， 已經(jīng)廣泛用于大氣類(lèi)采樣器的檢測(cè)， 屬于量大面廣的器具。 通過(guò)近兩年應(yīng)用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè)流量校準(zhǔn)器的數(shù)據(jù)分析及與其他裝置檢測(cè)結(jié)果比較， 負(fù)壓裝置更加適應(yīng)孔口流量計(jì)的檢測(cè)， 應(yīng)將其納入檢定規(guī)程或行業(yè)規(guī)范中。

3.完善 、統(tǒng)一量傳關(guān)系及檢測(cè)方法 ，并進(jìn)行不確定度分析。

4.研究孔口的制造標(biāo)準(zhǔn)，使孔口的加工標(biāo)準(zhǔn)化。