文档介绍：天然气
自动化计量仪表
张少春
第一章计量学基础知识
计量,过去在我国称为“度量衡”,其原始含义是关于长度、容积和质量的测量,主要器具是尺、斗和秤。尽管随着时代的前进,“度量衡”的概念和内容在不断地变化和充实,但仍难以摆脱历史遗留的局限性,不能适应科技、经济和社会发展的需要。于是,我国从50年代开始,便逐渐以“计量”取代了“度量衡”。可以说,“计量”是度量衡的发展;也有人称计量为“现代度量衡”。
为了认识计量,首先了解一下“量”。量是现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。这是当前国际公认的说法。换句话说,自然界的一切事物都是由一定的“量”组成的,而且是通过“量”来体现的。因此,要认识自然、利用自然、改造自然为人类造福,就必须对各种量进行分析和确认,既要分清量的性质,又要确定其具体量值;而计量正是达到这种目的的重要手段。所以,可以说,计量是对“量”的定性分析和定量确定的过程。
一、基本概念
二、计量的特点
1、准确性(精确性)
准确性是计量的基本特点。它表征的是计量结果与被测量的真值的接近程度。严格地说,只有量值,而无准确程度的结果,不是计量结果。也就是说,计量不仅应明确给出被测量的量值,而且还应给出该量值的不确定度(或误差范围),即准确性。更严格地说,还应注明计量结果的影响量的值或范围。否则,计量结果便不具备充分的社会实用价值。所谓量值的统一,也是指在一定准确程度内的统一。
2、一致性
计量单位的统一是量值一致的重要前提。无论在任何时间、任何地点,采用任何方法、使用任何器具以及任何人进行计量,只要符合有关计量的要求,计量结果就应在给定的不确定度(或误差范围)内一致。否则,计量将失去其社会意义。计量的一致性,不仅限于国内,而且也适用于国际。
3、溯源性
在实际工作中,由于目的和条件的不同,对计算结果的要求亦各不相同。但是,为使计量结果准确一致,所有的同种量值都必须由同一个计量基准(或原始标准)传递而来。换句话说,任何一个计量结果,都能通过连续的比较链溯源到计量基准。这就是溯源性。可以说,“溯源性”是“准确性”和“一致性”的技术归宗。
4、法制性
计量本身的社会性就要求有一定的法制保障。也就是说,量值的准确一致,不仅要有一定的技术手段,而且还要有相应的法律、法规的行政管理,特别是那些对国计民生有明显影响的计量,诸如社会安全、医疗保健、环境保护以及贸易结算中的计量,更必须有法制保障。否则,量值的准确一致便不能实现,计量的作用也就无法发挥。
三、计量的发展
古典阶段是以权力和经验为主的初级阶段,没有或者没有充分的科学依据。作为最高依据的计量基准,多用人体的某一部分、动物的丝毛或某种能力、植物果实、乐器以及物品等。 例如,我国古代的“布手知尺”、“掬手为升”、“十发为程”、“十程为分”;英伸,从其鼻尖到指尖的距离;英尺是查理曼大帝的脚长;英亩是二牛同扼一日翻耕土地之面积,等等。
从世界范围看,1875年“米制公约”的签定,可认为是经典阶段的开始。随着科学技术的进步和社会生产力的发展,计量基准已开始摆脱利用人体、自然物体等的原始状态,进入了以科学为基础的发展阶段。由于科技水平的限制,这个时期的计量基准都是在经典理论指导下的宏观器具或现象。例如,根据地球子午线长度的1/4的1/10 000 000,用铂铱合金制造的长度基准米原器;根据1立方分米的水在其密度最大时的温度下的质量,用铂铱合金制造的质量单位基准千克原器;根据两通电导线之间产生的作用力而定义的电流单位安培;根据地球围绕太阳的转动周期而确定的时间单位秒;等等。
这类宏观实物基准,随着时间的推移,由于物理的、化学的以及使用中的磨损等原因,难免发生微小的变化。另外,由于原理和技术的限制,该类基准的准确度亦难以大幅度提高,以致不能满足日益发展的社会需要。于是便提出了建立更稳定、更精确的新型计量基准的课题。
现代阶段的基本标志是由经典理论为基础转为量子理论为基础,由宏观实物基准转为微观量子基准。
建立在量子理论基础上的微观自然基准,或称量子基准,比宏观实物基准优越的多,更精确、更稳定可靠。因为,根据量子理论,微观世界的量,只能是跃进式的改变,而不可能发生任意的微小变化;同时,同一类物质的原子和分子都是严格一致的,不随时间和地点而改变。这就是微观世界的所谓稳定性和齐一性。量子基准就是利用了微观世界所固有的这种稳定性和齐一性而建立的。
迄今为止,国际上已正式确立的量子基准有长度单位米基准、时间单位秒基准、电压单位伏特基准和电阻单位欧姆基准。
第二章自动化仪表基础
天然气自动计量离不开自动控制仪表,随着电子技术和计算机技术的发展,自动控制技术