1.3 钟罩式气体流量标准装置工作原理
工作时，开启鼓风机，打开电磁阀，关闭管道阀门。空气通过导气管进入钟罩，使钟罩上升。当钟罩上升到上限挡板位置时，鼓风机停止送风，关闭电磁阀。停止一段时间，观察钟罩内压力和温度，待钟罩内压力、温度稳定后，才开始检定流量计。打开阀门，钟罩内气体通过导气管流经被检流量计，排入大气，钟罩以稳定速度下降。记下各种参数，计算出结果。
1）检定时钟罩的容积
V?VN[1?（2?B??sc）（?-20）] 式中：
V——检定条件下钟罩的容积；
VN——钟罩的标准容积；
?B——钟罩材料的线性膨胀系数；
?sc——标尺的线性膨胀系数；
?——检定时的温度。
2）流过被计流量计的气体体积为
Vm?V??VpTmzm? mpmTz式中：
Vm——流过流量计的气体体积
?——钟罩内气体的密度；
?m——流量计处气体密度； p——钟罩内气体绝对压力；
p=p?+pa
pa——大气压力；
pm——流量计处气体绝对压力；
pm=p?m+pa
T——钟罩内气体热力学温度；
T=?+273.15
Tm——流量计处气体热力学温度；
Tm=?m+273.15
z——钟罩状态下气体压缩系数；
zm——流量计状态下气体压缩系数。
3）流过流量计的气体标准体积为
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1-4）
1-5） （（
(Vm)N?VpTN （1-6） pNTz式中：
(Vm)N——流过流量计的气体标准体积； pN——标准压力； TN——标准温度。
4）流过流量计的体积流量为
qv?Vm （1-7） t式中：
qv——流过流量计的体积流量；
t——检定时间。 仪表系数
k?N （1-8） Vm式中：
N——流量计的脉冲数。 5）流量计体积流量误差
Eqv?式中：
Eqv——体积流量相对误差；
qv,1-qvqv （1-9）
qv,1——流量计指示体积流量。
1.4 钟罩式气体流量标准装置的压力补偿
钟罩式气体流量标准装置的工作压力一般小于10000Pa，最大流量由钟罩的体积和测试技术决定，校准范围可达(0．5-1000)m3／h，主要适用于小管径气体流量仪表的检定。钟罩在排气装置中既是标准器，又是气源。压力不稳定会造成流量不稳定和排气量不稳定，所以必须保证钟罩内压力恒定，否则会给检定带来误差。解决压力波动的方法有多重，下面简单介绍一下可变臂轮补偿机构。
如图2所示是可变臂轮补偿机构。一个蜗牛形的可变臂轮，紧固在一个等半径的定滑轮上，随定滑轮一起转动。重物G1与钟罩有一根软绳相连，挂在定滑轮上。重物G2用另一个软绳系着，随着钟罩下降，可变臂轮与定滑轮同轴，并以相
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等的角速度转动，使切点到轴心的距离增加，从而补偿浮力的增加。
按力矩平衡原理，应有：
（1-10） mG2gd（lG2）?Rc?lAwgd（hl）式中：mG2——重物G2的质量；
lG2——重物G2的力臂；
Rc——定滑轮的半径。 另外
（1-11） d（hl）?Rcd（?c）式中：?c——定滑轮与可变臂轮的转角。 由式（2-10）和（2-11）得
mG2gd（lG2）??lAwRc2d(?c) （1-12）
积分上式，并设当?c=0时，lG2=（lG2）0，则
2?lAwRClG2?mG2?c?（lG2）0 （1-13）
这就是可变臂轮的臂长与转角的关系式。
图2 可变臂轮补偿机构
1.5钟罩式气体流量标准装置系统
1.5.1钟罩式气体流量标准装置系统整体结构
由钟罩式气体流量标准装置的工作原理可知，只需对被检流量计的参数、钟罩内和被检流量计前的绝对压力和绝对温度参数的数据采集方式合理设计，实现电信号采集和传输，时间信号采用软件内部的自循环自加效果，可以避免从外部
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采集造成的延迟、误差等不良因素。在钟罩的顶端和底端各设置一个光电传感器，两传感器之间的钟罩的容积固定，通过光电传感器的信号的变化可以控制计数器开始和停止计数，可以得到有效容积时间段的流量计脉冲数，容积可以固定为上下挡板之间的容积。再增加适当的控制电路，整套标准装置即可实现自动化。被检测的流量计参数一般有模拟型号或频率信号，只需采用相应的传感器输入计算机。
从整体设计出发，本系统有以下几种信号需要输入计算机： 1） 4路温度信号（钟罩内温度和3路测量管路的温度）； 2） 4路压力信号（钟罩内压力和3路测量管路的压力）； 3） 2路限位开关信号（上下限位开关）； 4） 1路流量计信号； 5） 1路旋转编码器信号。 有以下几种信号需要输出计算机：
1） 4路电磁阀控制信号（进气管路电磁阀和3路检测管路电磁阀）； 2） 1路风机控制信号；
3） 1路可调开度电磁阀控制信号。 本系统的系统流程图如图3所示。
图3 钟罩管道布置示意图
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1.5.2钟罩式气体流量标准装置系统原理
铂电阻传感器、压力变送器和旋转编码器测得的温度、压力和位移信号通过PCI数据采集卡采集再输入计算机，时间信号可由软件自带的时间循环计数得到，然后，软件采集旋转编码器脉冲信号，并计算出标准容积。被检流量计的流量通过软件互动界面手工输入或直接通过传感器输入电脑。再利用MCGS软件接受数据，根据程序内嵌的公式进行运算处理数据，并通过软件界面控制整个过程，实现自动化，完成对电磁阀、鼓风机等设备的控制。
钟罩式气体流量标准装置控制系统电路如图4所示。
图4 钟罩式气体流量标准装置控制系统电路框图
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