針對氣體流量計檢定影響因素較多的問題，以容積式氣體流量計為例，提出以示值誤差為優化綜合指標，采用正交試驗法分析檢定過程中主要影響因素，包括溫度、濕度、同軸度、取壓方式等。確定各因素對示值誤差影響的主次順序，找出相對***優的檢定條件。實驗結果表明：采用正交試驗方法優化檢定條件方案具有可行性和有效性。

0.引言

氣體容積式流量計是一種記錄一段時間內流過流體總量的累積式流量儀表。當流體流過流量計時，內部機械運動件在流體動力作用下，把流體分割成單個已知回轉體積，進行重復不斷地充滿和排空，并通過機械或電子測量技術記錄其循環次數，得到流體的累積流量。容積式流量計在流量測量方面較準確，計量性能較穩定，其準確度等級達到 0.2 級，廣泛應用于工業生產、能源計量、民生計量等領域。但影響容積式氣體流量計檢定的因素較多，特別是高準確度流量計對檢定條件要求更加嚴格，如何確定***優檢定條件尤為重要。

正交試驗設計是研究多因素多水平的一種設計方法，是分析因式設計的主要方法。它根據正交性從全面試驗中選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備“均勻分散、齊整可比”的特點。

本文采用正交試驗法分析檢定過程的主要影響因素，確定各因素對示值誤差影響的主次順序，找出相對***優的檢定條件。

1.檢定條件及優化綜合指標

本實驗對某品牌氣體容積式流量計在 80 m3/h 時的相對***優檢定條件優化。圖 1 為氣體容積式流量計檢定實物圖。該實驗采用音速噴嘴氣體流量標準裝置（Urel =0.25%）作為標準器，檢定對象為某品牌標稱準確度為 1 級的容積式氣體流量計（DN=50 mm）。把被檢流量計安裝在音速噴嘴氣體流量標準裝置對應口徑的管道上，通過改變檢定條件，進行測試并得到相應的示值誤差。

在檢定過程中，示值誤差影響因素主要有溫度、濕度、同軸度和取壓方式。由于大氣壓力在同一個地方短時內變化不大，在此次試驗中不作分析。試驗在同量點（80 m3/h）進行，通過改變溫度、濕度、

同軸度和取壓方式，取得***小測量誤差，確定相對***優的檢定條件。檢定試驗條件參數如表 1 所示。

試驗過程中，每組參數條件下，進行 3 次重復試驗，并取 3 次測量平均值作為該組條件下的測量結果，然后以示值誤差為指標，通過正交試驗確定相對***優檢定條件以獲得***小示值誤差。

2.試驗設計與分析

分別用 A、B、C、D 表示溫度、濕度、同軸度、取壓方式 4 個主要因素，每個因素有 3 個水平。用 1、2、3 表示因素水平，如表 1 所示，采用 L9（34）正交表安排試驗，如表 2 所示。

表 3、表 4 分別為各次試驗結果以及各因素對示值誤差的影響數據分析表。表 4 中 K1、K2、K3 為各因素同一水平試驗結果之和；W1、W2、W3 為各因素水平的效應，極差 Rj 為 Max（Wj）－Min（Wj）的差值（j=1,2,3）。極差 Rj 越大，說明該因素對示值誤差

影響程度越大。

3.結論

由表 4 得到因素主次順序為取壓方式（因素 D）>溫度（因素 A）>濕度（因素 B）>同軸度（因素 C），同時根據各因素各水平的平均值確定優水平，進而選出優組合，按照平均值大小選取優水平為 D3A3B3C1。即***佳檢定條件為表前取壓，溫度（24~26）℃，濕度（90~100）%RH，同軸度 0 mm。效益曲線見圖 2。

此條件的試驗在正交表中的 9 次試驗中并未出現，通過做補充試驗，得到示值誤差為 0.13%，小于正交試驗設計中的***小值 0.19%，說明利用正交試驗優化氣體容積式流量計檢定條件的試驗是可行的。由于此次實驗的對象是某品牌某型號的氣體容積式流量計，具有一定的局限性，其他類型氣體流量計的檢定條件優化可參考使用。