摘要:在渦輪流量計(jì)計(jì)量檢定規(guī)程基礎(chǔ)上,根據(jù)測量不確定度原理,從發(fā)動機(jī)試驗(yàn)燃油流量測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型出發(fā),詳細(xì)分析了所有不確定度分量,并結(jié)合渦輪流量計(jì)傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法和誤差分析方法,給出發(fā)動機(jī)試驗(yàn)燃油流量測量不確定度的評佑方法。

1、校準(zhǔn)方法：
   發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架采取的方法通常是選用管道口徑與發(fā)動機(jī)供油管道口徑相匹配的渦輪流量傳感器，加裝在發(fā)動機(jī)燃油進(jìn)口管道平直段進(jìn)行測量。通過實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)建立起輸入流量與渦輪流量計(jì)輸出信號、采集系統(tǒng)輸出信號以及儀表常數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，***終通過采集系統(tǒng)測量值得到待測流量值。    因此，發(fā)動機(jī)試驗(yàn)燃油流量參數(shù)校準(zhǔn)與標(biāo)定分為兩個方面。首先將渦輪流量計(jì)送到具有資質(zhì)的計(jì)量站校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)，通過給流量傳感器輸人標(biāo)準(zhǔn)流量(L/min，得出輸人流量與渦輪流量傳感器輸出信號、儀表常數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系。然后將渦輪流量計(jì)裝回發(fā)動機(jī)燃油管路中，并通過給采集系統(tǒng)流量采集通道輸人對應(yīng)的頻率信號，***終得出采集系統(tǒng)測量值與標(biāo)準(zhǔn)輸入流量的對應(yīng)關(guān)系。

1. 1、渦輪流量計(jì)的檢定：
   渦輪流量計(jì)檢定是根據(jù)《JJG 1037一2008》計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行的。按照其中的規(guī)定，檢定項(xiàng)目包括外觀及隨機(jī)文件、示值誤差、重復(fù)性。按照J(rèn)JG1037一2008渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程的要求，流量計(jì)的檢定包含以下流量點(diǎn):qm; . q ,0. 40qma二和q maz;對于準(zhǔn)確度等級由于0. 5%的流量計(jì)，增加0. 2Jqma:和0. 70qma:兩個流量點(diǎn)。表1給出了經(jīng)常用于發(fā)動機(jī)試驗(yàn)?zāi)?CL型流量計(jì)的檢定結(jié)果。
檢定環(huán)境條件及技術(shù)參數(shù):
①檢驗(yàn)介質(zhì):某型航空煤油;
②檢驗(yàn)時密度:0.7910酬cm3cm;
③檢驗(yàn)時介質(zhì)溫度:7. 295℃;
④流量計(jì)線性度:11. 168429%

表1 某CL型流量計(jì)檢定結(jié)果

1.2、燃油流量測量通道校準(zhǔn)：
   試驗(yàn)裝置包括隨機(jī)信號發(fā)生器、F/V頻壓轉(zhuǎn)換儀、VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。其校準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1燃油流量測量通道標(biāo)定試驗(yàn)示意圖
    校準(zhǔn)是采用正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率信號，來模擬渦輪流量計(jì)的頻率輸出。根據(jù)渦輪流量計(jì)檢定證書選擇5個加載點(diǎn)，頻率信號經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為1– 5 V電壓信號進(jìn)人數(shù)采系統(tǒng)的電壓采集模塊，采集系統(tǒng)分別采集每個給定頻率下頻率/電壓轉(zhuǎn)換器所輸出的電壓值，按***小二乘法擬合得到一遍正、反行程內(nèi)各校準(zhǔn)點(diǎn)的測量電壓平均值與燃油流量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)。按上述轉(zhuǎn)換系數(shù)分別計(jì)算正、反行程內(nèi)各校準(zhǔn)點(diǎn)上采集系統(tǒng)測量電壓所對應(yīng)的燃油流量測量值。

2、傳統(tǒng)誤差分析方法：
2. 1、誤差的來源：
   誤差的來源主要包括以下幾個方面:  
 ①渦輪流量計(jì)的非線性引起的系統(tǒng)誤差;  
 ②數(shù)據(jù)采集通道的系統(tǒng)誤差;
 ③環(huán)境溫度變化引起系統(tǒng)增益和零漂變化帶來的附加系統(tǒng)誤差;  
 ④數(shù)據(jù)采集通道的隨機(jī)誤差;  
 ⑤渦輪流量計(jì)的重復(fù)性引起的隨機(jī)誤差。

  值誤差;凡(max) 為 流 量 計(jì) 在 q:到 q ~流量 范圍各流 量檢定點(diǎn)得 到的 長 中的*** 大值,單位為m ,)一’或 L一’;K:(m i。)為流 量計(jì)在 。`到 。m。:流 量范 圍各流 量檢定點(diǎn)得 到 的 K`中的 *** 小 值,單位為 ( m,)一’或

    以表1給出的流量計(jì)為例，根據(jù)上述誤差計(jì)算方法計(jì)算得出某車臺燃油流量測量誤差極限。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2燃油流里相對誤差極限
    從表2可以看出，影響燃油流量測量精度的***大誤差項(xiàng)是渦輪流量計(jì)的非線性帶來的誤差。下面就如何減小渦輪流量計(jì)的非線性進(jìn)行討論。3不確定度評定方法3. 1流量計(jì)檢定流量點(diǎn)的選擇    如前所述，按照J(rèn)JG1037一2008渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程的要求，流量計(jì)的檢定包含規(guī)足流量點(diǎn)40q~和'Z max。因此合理地選取流量計(jì)的標(biāo)定上、下限4m;"9m8二顯得尤為重要，既要滿足試驗(yàn)實(shí)示使用范圍，又要兼顧流量計(jì)的自身特性。

    以上文提到的某CL-4流量計(jì)為例，從表1中可以看出，流量計(jì)按照J(rèn)JG1037一2008檢定規(guī)程的要求選擇了6個校準(zhǔn)點(diǎn)。其檢定時所用流量計(jì)標(biāo)定上限是按照CL-4的出廠標(biāo)稱值，即qm} = 5 L/min，按照流量計(jì)檢定線性度誤差計(jì)算方法得出，該流量計(jì)的線性度約為11.2%。顯然該誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試驗(yàn)參數(shù)測試要求的精度。進(jìn)一步分析其原因，不難發(fā)現(xiàn)，根據(jù)CL}流量計(jì)的出廠指標(biāo)，標(biāo)明其***大量程比約為1: 10，即qmin”0.  10qmax。因此，必須根據(jù)流量計(jì)用于試驗(yàn)時的實(shí)際準(zhǔn)確測量范圍進(jìn)行校準(zhǔn)。    表3對比了剔除表1中的qmin  -" 07q~前后的不同流量計(jì)線性度。剔除0. 07q~檢定點(diǎn)后，將0. 15qm作為***小流量，得到流量計(jì)線性度明顯優(yōu)于剔點(diǎn)前，而且測量范圍亦滿足發(fā)動機(jī)試驗(yàn)時性能測試范圍的要求。

3、結(jié)束語：
   本文從渦輪流量計(jì)傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法和誤差分析模型出發(fā)，詳細(xì)分析了所有誤差分量，以及影響測量結(jié)果的因素，提出了流量計(jì)校準(zhǔn)應(yīng)注意的要素和誤差分析方法，給出發(fā)動機(jī)試驗(yàn)燃油流量不確定度評估方法。該方法在實(shí)際工作中得到應(yīng)用，也可以用于評定發(fā)動機(jī)試驗(yàn)中同類測量參數(shù)的不確定度。