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摘要 本文主要讲述了气体测量段的方案设计，通过分析均速管的测量原理，确定气体测量段的方案；通过对气体测量段的标定，得到气体测量段的修正系数，最终使气体测量段的流量测量精度达到1%以上，满足了气体测量的要求。
关键词 ：气体 测量 设计 标定
中图分类号： TP274 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00
1 概述
本文论述的气体测量是采用均速管流量计原理来测量气体流量的，气体测量段用于气体流量的测量，由连接管路、测量段、压力传感器、温度传感器组成。
2 均速管的测量原理
绝对压力是指不附带任何条件起算的全压力。静压是指在流体中不受流速影响而测得的表压力值。动压是指流体单位体积所具有的动能大小。
通常压力用1/2 计算。
式中：ρ为流体密度， 为流体运动速度。
均速管流量计系统的组成实质是对差压△P的测量，即采用差压变送器把△P转换成相应的机械信号或电信号，也可直接测量△p并进行相应处理。它是一根沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其外形似笛。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压p1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压p2。
3流量的测量
均速管在车台上的应用，只是一个提供信息源的检测环节，它的输出所反映的流量信息，应正确无误地反映流量的变化。均速管是根据皮托管测速原理，通过测总静压来推算流量，由于原理所致，输出差压为几十帕，这是不可避免的。所以均速管在制作完成以后要在风洞中进行标定。标定完成后可以得到一个修正系数，这样均速管的流量测量精度会明显提高，一般精度在±1%。
均速管前具有20～30D（D为管内径）的直管段，这时管内的流动为充分发展管流，流速分布的等速线为对称于轴的同心圆，即处于相同径向的流速是相等的，只有这样，仅测直径上几点流速才可能反映整个截面的情况。均速管与管路一般以焊接的方式进行连接（如图3-1所示），均速管的中心与管路的中心就会产生一定的偏差，在焊接的时候应尽量避免这种偏差。
4测量段的标定
标定的目的：标定气体测量段安装的气体参数测量装置的流量测量值与校准箱测量得到的流量值之间的比例修正系数；标定试验的流量范围为0.8kg/s～1.6kg/s。
4.1 校准箱测量的方法
试验时将气体测量段安装在校准箱的前端板上，在气体测量段入口处安装喇叭口。环境空气依次通过喇叭口、气体测量段、校准箱内部、九个音速喷管组合并通过真空泵排出。空气流通管路内的流量是完全一致的，分别测量喇叭口、气体测量段、音速喷管流量，并以音速喷管或喇叭口流量为标准流量可得试验件流量的修正系数。
4.2校准箱
校准箱是一个直径为1.6m，长为4.2m的圆柱形容器。前端板是活动的，上面安装试验件。校准箱后部有九个低压音速喷管，可用这九个低压音速喷管作为箱体内气体流量的装置，九个音速喷管后面连接真空泵。理论上九个音速喷管的流量可达到20kg/s以上。
4.3校准箱的测量系统
试验数据采集使用校准箱专用的基于VXI总线的数据采集系统，数据采集系统分别用于进气喇叭口、气体测量段和九个音速喷管前气流总压和静压的测量。测量仪器采用Scan3000压力扫描阀，测量精度达0.1%。当气流速度为亚音速的情况下，质量流量的计算公式为：
式中：R为气体常数287； 为气体总压（Pa）； 为气流总温（K）； 为气体静压（Pa）；k为气体比热比（常温空气值1.4）；A为测量点的截面积（ ）；m为质量流量（kg/s）。
4.4标定试验数据
流量在0.8kg/s～1.6kg/s之间，气体测量段标定时的一次试验的数据如表4-1所示。
表4-1 标定试验数据
单位kg/s
校准箱音速喷嘴流量 喇叭口流量 气体测量段流量 修正系数（音速喷嘴流量/气体测量段的流量） 修正系数（喇叭口流量/气体测量段的流量）
0.799 0.813 0.852 0.958 0.935
0. 954 0.952 1.004 0.950 0.958
1.089 1.062 1.134 0.951 0.945
1.256 1.260 1.279 0.951 0.946
1.456 1.449 1.529 0.953 0.948
1.573 1.571 1.646 0.962 0.960
5结论
根据气体测量段标定的数据，气体测量段所测流量值与标准测量装置相比，数值偏高。除极个别点外，流量修正系数随着流量的增大有增大的趋势。通过在0.8kg/s～1.6kg/s之间的七次试验数据，取修正值的平均值，绘制出了流量修正值的图像。流量修正值可按表5-1进行取值，实际流量=气体所测流量*修正值。
表5-1 引气流量修正值
参考文献
[1]空气动力学，钱翼稷，北京航空航天大学出版社，2004年6月
关键词 ：气体 测量 设计 标定
中图分类号： TP274 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00
1 概述
本文论述的气体测量是采用均速管流量计原理来测量气体流量的，气体测量段用于气体流量的测量，由连接管路、测量段、压力传感器、温度传感器组成。
2 均速管的测量原理
绝对压力是指不附带任何条件起算的全压力。静压是指在流体中不受流速影响而测得的表压力值。动压是指流体单位体积所具有的动能大小。
通常压力用1/2 计算。
式中：ρ为流体密度， 为流体运动速度。
均速管流量计系统的组成实质是对差压△P的测量，即采用差压变送器把△P转换成相应的机械信号或电信号，也可直接测量△p并进行相应处理。它是一根沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其外形似笛。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压p1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压p2。
3流量的测量
均速管在车台上的应用，只是一个提供信息源的检测环节，它的输出所反映的流量信息，应正确无误地反映流量的变化。均速管是根据皮托管测速原理，通过测总静压来推算流量，由于原理所致，输出差压为几十帕，这是不可避免的。所以均速管在制作完成以后要在风洞中进行标定。标定完成后可以得到一个修正系数，这样均速管的流量测量精度会明显提高，一般精度在±1%。
均速管前具有20～30D（D为管内径）的直管段，这时管内的流动为充分发展管流，流速分布的等速线为对称于轴的同心圆，即处于相同径向的流速是相等的，只有这样，仅测直径上几点流速才可能反映整个截面的情况。均速管与管路一般以焊接的方式进行连接（如图3-1所示），均速管的中心与管路的中心就会产生一定的偏差，在焊接的时候应尽量避免这种偏差。
4测量段的标定
标定的目的：标定气体测量段安装的气体参数测量装置的流量测量值与校准箱测量得到的流量值之间的比例修正系数；标定试验的流量范围为0.8kg/s～1.6kg/s。
4.1 校准箱测量的方法
试验时将气体测量段安装在校准箱的前端板上，在气体测量段入口处安装喇叭口。环境空气依次通过喇叭口、气体测量段、校准箱内部、九个音速喷管组合并通过真空泵排出。空气流通管路内的流量是完全一致的，分别测量喇叭口、气体测量段、音速喷管流量，并以音速喷管或喇叭口流量为标准流量可得试验件流量的修正系数。
4.2校准箱
校准箱是一个直径为1.6m，长为4.2m的圆柱形容器。前端板是活动的，上面安装试验件。校准箱后部有九个低压音速喷管，可用这九个低压音速喷管作为箱体内气体流量的装置，九个音速喷管后面连接真空泵。理论上九个音速喷管的流量可达到20kg/s以上。
4.3校准箱的测量系统
试验数据采集使用校准箱专用的基于VXI总线的数据采集系统，数据采集系统分别用于进气喇叭口、气体测量段和九个音速喷管前气流总压和静压的测量。测量仪器采用Scan3000压力扫描阀，测量精度达0.1%。当气流速度为亚音速的情况下，质量流量的计算公式为：
式中：R为气体常数287； 为气体总压（Pa）； 为气流总温（K）； 为气体静压（Pa）；k为气体比热比（常温空气值1.4）；A为测量点的截面积（ ）；m为质量流量（kg/s）。
4.4标定试验数据
流量在0.8kg/s～1.6kg/s之间，气体测量段标定时的一次试验的数据如表4-1所示。
表4-1 标定试验数据
单位kg/s
校准箱音速喷嘴流量 喇叭口流量 气体测量段流量 修正系数（音速喷嘴流量/气体测量段的流量） 修正系数（喇叭口流量/气体测量段的流量）
0.799 0.813 0.852 0.958 0.935
0. 954 0.952 1.004 0.950 0.958
1.089 1.062 1.134 0.951 0.945
1.256 1.260 1.279 0.951 0.946
1.456 1.449 1.529 0.953 0.948
1.573 1.571 1.646 0.962 0.960
5结论
根据气体测量段标定的数据，气体测量段所测流量值与标准测量装置相比，数值偏高。除极个别点外，流量修正系数随着流量的增大有增大的趋势。通过在0.8kg/s～1.6kg/s之间的七次试验数据，取修正值的平均值，绘制出了流量修正值的图像。流量修正值可按表5-1进行取值，实际流量=气体所测流量*修正值。
表5-1 引气流量修正值
参考文献
[1]空气动力学，钱翼稷，北京航空航天大学出版社，2004年6月