國際上對發動機排放標準的不斷升級,迫使發動機生產企業對柴油機油耗測量方式的升級,由靜態法到瞬態法的轉換。為有效控制這類計量設備,需要一套可靠有效的校準方法和設備系統對其進行計量校準。采用瞬態質量流量計測量發動機燃料消耗率是必然選擇。能達到此目的的流量計中,基于科里奧利原理的質量流量計成為不二選擇?，F在國內各發動機廠家應用于燃油消耗率測量的設備已大量采用科里奧利（CMF）質量流量計,有較大存量。

對于CMF質量流量計，有JJG1038-2008《科里奧利質量流量計檢定規程》，其中對累積流量指標的檢定很容易把握和操作。而作為燃油消耗率測量的瞬時流量指標卻較難進行。發動機的燃料消耗率指標測量，應用的正是流量計的瞬時流量測量功能。對其校準是本系統要達到的設計目標。

一、系統組成

系統組成總體結構如圖1所示，包含如下設備:

1.砝碼:用于測量流量計流出介質前的電子天平校準。

2.電子天平:用于測量流量計流出介質的質量。

3.通用計數器:提供的時間參數，用于計算標準瞬時流量。

4.檢定裝置:產生恒定流體，調節流量，切換流體流向，實現流體取樣。

5.計算機及軟件系統:用于采集流量計測量值、自動控制檢定裝置、信息處理、計算測量結果和不確定度、管理數據、打印報告證書。
檢定裝置組成框圖如圖2所示。

1.檢定介質儲匯池，用于介質的裝盛；2.被檢流量計；21.調節閥，用于調節流量大??；3.恒壓泵，給檢定管路提供壓力恒定的流體介質；31.排氣閥，裝于被檢流量計前端，排出流體中的氣相成分，保證介質為穩定狀態；4.流體收集囊，為一軟囊狀容器，用于收集采樣介質；41、51.電磁閥，用于切換流體流向；5.非采樣狀態時的流體回流管；6.續流氣室，吸收和抑制電磁閥切換時管路內壓力的波動。

二、系統工作原理和過程

1.被檢流量計與裝置安裝連接并通電后，由計算機讀取流量計內儀表信息，從系統數據庫中查找與此流量計對應的信息。如果存在則讀取儀表基本信息(如型號、編號、準確度、量程、流量因子等)。如果數據庫不存在此流量計信息，則把該流量計信息添加至數據庫，建立檢定檔案。

2.恒壓泵工作，使管路中流體壓力恒定。

3.打開管路調節閥，使流體通過流量計形成工作狀態。此時軟件通過計算機控制電磁閥二打開，電磁閥一關閉，流體回路處于旁路狀態，流體介質流入介質儲匯池。

4.軟件控制電磁閥二關閉，電磁閥一打開，改變流體流向，向經過在電子天平上去皮的流體收集囊注入流體介質，同時打開計時器電子閥門開始計時和對被檢流量計瞬時流量數值采樣。并把數據記錄于計算機內存。

5.采樣質量和時間都達到滿足測量不確定度要求后結束采樣，切換流體流向，停止計時。用電子天平衡量出密封于流體收集囊內采集到的流體質量，把質量和時間數據手工輸入計算機，由計算機軟件處理得到瞬時流量誤差和測量結果的不確定度。

6.通過調節閥調節流量大小，重復上述過程。根據檢定規程完成各檢定點誤差測量后，根據測量結果判斷合格與否，把測量結果存于數據庫，以便生成證書報告。方便隨時查閱和輸出。

三、關鍵設計和技術

1.換向閥

累積質量法檢測質量流量計可用啟停方法獲得采樣數據。但是對瞬時流量的測量卻不能用啟停法采樣。要獲得準確的瞬時流量數據，要考慮流量計的工作滯后性。在管路及被檢流量計中的介質，在末端閥門開啟時，其流動速度不可能突變為正常穩定狀態下的流動速度，有一定的滯后。啟停法其瞬時流量曲線如圖3所示。

由圖3可見，流量計示值在流體開始流動后滯后Δt=t1-t0才達到穩定。在Δt內采集到的示值不能反映真實的流量狀態。而在t0時刻時間閘門已開啟。要消除Δt內數據對測量結果的影響，采樣前應使流過流量計的流體連續穩定，如圖4所示，t0和t1分別為采樣啟停時刻。因此，換向閥的設計采用兩個性能參數一致的電磁閥做控制。兩個電磁閥始終為一個打開一個閉合狀態，這樣流量計內流動流體在采樣和非采樣狀態下都不發生變化，保證取樣數據準確。通用計數器的時間頻標經電路模塊的電子閘門返回通用計數器進行計數，獲得時間數據。電子閘門開關與電磁閥聯動，使采集的流體質量與采樣時間嚴格關聯，可計算得到高度準確的標準瞬時流量值。

2.續流氣室

在兩個換向閥動作時，雖然其性能參數一致，但是也不可能完全同步。在流量計前端壓力恒定的情況下，不同步必然造成管路內流體速度的變化，干擾了被檢流量計原來穩定的工作狀態。為了解決這個問題，在調節閥與換向電磁閥之間設置一個密封的續流氣室。因氣體的壓縮彈性很大，在兩個電磁閥動作瞬間，受干擾的流體變化造成的壓力變化將被氣室內的空氣吸收，使液體的速度維持穩定，消除電磁閥動作對流體速度的影響。

3.流體收集囊

用排空后的囊狀容器在密封狀態下收集采樣流體介質而不是用剛性容器，能保證流經被檢流量計的流體采樣介質任何時候都不暴露在空氣中，避免了流體的飛濺和揮發，不損失任何采樣質量。在小流量下這是提高和保證測量準確度的關鍵。

4.軟件系統設計

軟件系統由通信采樣處理、硬件控制、數據處理分析、數據庫管理、證書輸出五個模塊組成。

(1)通信采樣:開始采樣前，軟件通過協議讀取流量計內部存貯的信息，用于識別儀表和建立校準檔案。開始測量進程后，持續采集被檢流量計實時瞬態流量示值數據，間隔為0.5或1秒由操作者設定，并存貯于內存。

(2)硬件控制:根據操作者命令，向電路模塊發出電磁閥換向指令，并同時啟動時間采樣閘門開始記錄時間。操作者發出采樣結束指令后，程序結束***后一次采樣數據處理并切換電磁閥狀態，停止采樣和計時。

(3)數據處理:程序完成一次采樣進程后對采集到的流量數據和操作者輸入的質量時間數據進行處理分析，計算平均示值、標準值、示值誤差、標準偏差(重復性)、不確定度等數據。完成所有校準進程后綜合所有數據，判斷合格與否，如不合格可啟動校正進程，根據誤差大小計算新的流量系數并寫入流量計內的存貯芯片，再重新啟動校準進程。

(4)數據庫管理:為所有受檢的流量計建立檔案和記錄各次校準的所有數據，記錄本系統使用的校準器信息，B類不確定度分量信息，方便軟件系統調用和計算不確定度，軟件可依據庫內檢定數據形成各次校準報告和證書。

為各校準點分析計算實時的不確定度是本系統的一個***大特點。按數據溯源的習慣性操作，出具校準證書時給出的不確定度數據一般引用合并樣本標準差，幾乎不會做每個點的不確定度評定計算，此不確定度數據不是實時和實際檢定點的，存在一定的局限性。系統的狀態和校準過程應與做不確定度評定計算時一致。而本系統的每個不確定度數據都來源于實時數據。