根據氣體動力學原理,氣體通過臨界流噴嘴時,當上下游氣流壓力比達到一定值時,在噴嘴喉部形成臨界流動狀態,氣流達到速度峰值(局部聲速)。流經噴嘴的氣體的質量流率也達到峰值qm。此時qm只與噴嘴入口處的駐點壓力和溫度有關,不受下游狀態變化的影響。利用噴嘴作為標準裝置的標準表,然后與被測流量計進行比較,得到被測流量計的誤差,就是這個原理。
音速噴嘴氣體流量正壓法的工作原理是:氣源由氣體壓縮機產生,通過被測儀表和標準音速噴嘴排入大氣。通過測量溫度、壓力、脈搏等參數。標準流率和測量流率之間的誤差通過給定的數學模型來計算。
誤差來源與負壓基本相同,但在考慮正壓的檢定時,存在氣體壓力穩定性引起的誤差。我們做了一些實驗數據來說明:
在該裝置的流量范圍內選擇7個校驗點,每個校驗點校驗10次,間隔10秒。結果如下:實驗數據引起的流動穩定性(穩流)的不確定度為0.098%。以上音速噴嘴氣體流量標準裝置(負壓法)的擴展不確定度為:U=0.152%。結論:如果k=2,音速噴管(正壓法)標準裝置的擴展不確定度為:U=0.50%。
音速噴嘴氣體檢定標準裝置正壓和負壓的對比結論:正壓的優點是可以實現現場模擬,壓力和溫度的現場檢定可以進行對比,缺點是檢定準備時間長,各點穩定流量需要較長時間(至少20分鐘),所以檢定精度比較低,流量范圍比較小,成本高。負壓具有準備時間短、穩壓時間短、檢定精度高、流量范圍寬、成本低的優點。缺點是智能表的壓力和溫度因為負壓只能用現場的零點數據來驗證。