一、概述

孔口流量計又稱流量校準(zhǔn)器，根據(jù)測量流量的大小分大、中和小流量校準(zhǔn)器。它廣泛用于環(huán)保部門粉塵、TSP、PM10等中小采樣器的流量校準(zhǔn)及環(huán)境監(jiān)測中的大氣采樣器、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)測大氣污染源的常用儀器，其監(jiān)測的指標(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的流量校準(zhǔn)儀器校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和檢測方法至關(guān)重要，它直接影響到監(jiān)測指數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

二、孔口流量計工作原理及計算公式

孔口流量計利用的是差壓式原理，計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)孔口流量計的工作原理和理論計算式，只要準(zhǔn)確地取出其壓力信號（***終換算成流量值），輸入溫度和大氣壓，通過檢測裝置標(biāo)定系數(shù)a和b，就可以檢測出流量的誤差。 我們分別用鐘罩、臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置和羅茨流量計作為標(biāo)準(zhǔn)，對武漢天虹智能儀表廠生產(chǎn)的已標(biāo)定過的TH-150進(jìn)行了檢測試驗， 孔口流量計選擇的3個流量點分別為81.0L/min、95.0L/min和115.0L/min，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

檢測過程中，羅茨流量計是一段時間多次讀數(shù)的平均值。盡管羅茨流量計是定點標(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回轉(zhuǎn)不均勻，造成波動較大，。重復(fù)性較差。

另采用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置對系數(shù)a=0.2826的孔口流量計作了整個量程段的試驗，試驗數(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， 超過這個量程比測量出來的流出系數(shù)不呈線性，誤差存在不確定性。

四、流量校準(zhǔn)器檢測方法的探討

檢測流量校準(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技術(shù)要求及檢測方法》中的方式了兩種：一種是羅茨（容積式）流量計；另一種是鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，實驗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)裝置檢測與孔口流量計的使用狀態(tài)相差較遠(yuǎn)。 使用時是負(fù)壓， 校準(zhǔn)時是正壓， 且孔口流量計安裝在管路中應(yīng)有前后直管段的要求 （ 差壓式流量計對直管段要求比較嚴(yán)格），

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

2.羅茨流量計作為標(biāo)準(zhǔn)

采用羅茨流量計作標(biāo)準(zhǔn)表檢測孔口流量計按HJ/T368-2007中要求羅茨流量計的誤差小于±1%，孔口流量計的小于±2%，對于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，流量計的顯示值波動很大，特別是較小的流量，其平均值（或累積） 的計算都會產(chǎn)生很大的不確定性。 故JJG633-2005《容積式流量計檢定規(guī)程》中將分界流量以下的誤差放大1倍，即1.0級的羅茨流量計的小流量誤差允許為±2%。 因此，用羅茨流量計檢測孔口流量計的方法值得商榷。

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

目前，許多計量部門已建立臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，用來檢測各種容積式（羅茨）、速度式等氣體流量計。 采用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測孔口流量計其量傳關(guān)系成立，大孔口、中孔口流量計的直徑分別為75mm和35mm，與負(fù)壓裝置的80mm和40mm口徑近似對應(yīng)，且孔口本身有一段直管段，檢測的可靠性高，附加影響小，亦可根據(jù)其直徑專門做一段直管段。 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.孔口流量計主要用于環(huán)保部門對現(xiàn)場使用的大氣采樣器進(jìn)行期間核查，而孔口流量計的生產(chǎn)廠家良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣不一，計量部門檢測只能出具校準(zhǔn)證書而無依據(jù)判定是否合格。 故對用于環(huán)保的孔口流量計急需擬定計量檢定規(guī)程， 以淘汰質(zhì)量差、使用不穩(wěn)定的計量器具。

2.孔口流量計由于其攜帶方便 ，校準(zhǔn)直接 ，安裝在采樣器特殊接口上簡便， 已經(jīng)廣泛用于大氣類采樣器的檢測， 屬于量大面廣的器具。 通過近兩年應(yīng)用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測流量校準(zhǔn)器的數(shù)據(jù)分析及與其他裝置檢測結(jié)果比較， 負(fù)壓裝置更加適應(yīng)孔口流量計的檢測， 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。