【国家标准(GB)】 液态烃动态测量 体积计量流量计检定系统 第3部分：脉冲插入技术

ICS75.180.30
中华人民共和国国家标准
GB/T17286.3—2010/ISO7278-3:1998代替GB/T17286.3—1998
液态烃动态测量
体积计量流量计检定系统
第3部分：脉冲插入技术
Liquid hydrocarbons—Dynamic measurement-Proving systemforvolumetricmeters-Part 3:Pulse interpolation techniques(ISO7278-3:1998,IDT)
2010-09-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
使用条件
对流量计的要求
脉冲插人系统的校验
校验报告和标记
附录A（规范性附录）
确定脉冲间隔的测量技术
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GB/T17286.3—2010/ISO7278-3:1998N

GB/T17286.3—2010/ISO7278-3:1998GB/T17286《液态烃动态测量体积计量流量计检定系统》包括以下4个部分：第1部分：一般原则；
第2部分：体积管；
第3部分：脉冲插人技术；
第4部分：体积管操作人员指南。本部分为GB/T17286的第3部分。本部分等同采用ISO7278-3：1998《液态烃动态测量插人技术》。
体积计量流量计检定系统
第3部分：脉冲
本部分代替GB/T17286.3—1998《液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第3部分：脉冲插入技术》。
本部分在修订时按GB/T1.1一2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/个20000.2一2009《标准化工作指南第2部分：采用国际标准》的有关规定做了一些编辑性修改。本部分与GB/T17286.3一1998技术内容上的主要差异如下：在GB/T17286.3一1998中，对重复性概念的定义为：“在规定的使用条件下，重复施加相同的激励，计量器具给出非常相似响应的能力”。在本部分中，这一定义改为：“在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力”。这一重新定义，使概念更加清晰、准确、规范。
在GB/T17286.3一1998中，对检测开关信号的定义为：“一种启动或停止显示设备的开关信号或电压变化的信号”。在本部分中这一定义改为：“一种启动或停止指示设备的开关信号或电压变化的信号”。
在本部分中提出建议，为减小流量计的内部旋转非线性度，可以使用旋转一周只发一个脉冲的流量计。可能在实际应用中并不多见，但该建议仅从减小流量计的内部旋转非线性度考患在GB/T17286.3一1998中，对于锁相环脉冲插人法n\的定义为：“根据多相输出收集频率增高的脉冲数”。在本部分中定义为：“收集的电压控制振荡器（VCO)产生的高频脉冲数”。在GB/T17286.3一1998中第5.1.5中规定：\在每种情况下都应使用相同的体积管检测开关信号前沿”。在本部分中修改为：“在每种情况之下都应该使用相同的信号前沿或后沿”。在第2章中，将ISO65511982改为GB/T177461999(idtISO6551：1982)。本部分的附录A为规范性附录。
本部分由中国石油天然气股份有限公司提出。本部分由石油工业油气计量及分析方法专业标准化技术委员会油气计量分技术委员会归口。本部分负责起草单位：中国石油天然气股份有限公司计量测试研究所。本部分主要起草人：高军、刘晓光、刘宪英。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T17286.3—1998。
GB/T17286.3—2010/IS07278-3：1998引言
用体积管检定带脉冲输出的流量计时，检定期间所需收集脉冲数的最少数量有一个限制，流量计在一个检定运行期间能够产生的脉冲数，有时被限制到远低于10000个脉冲。因此，在很多应用中不得不寻求增加流量计分辨力的方法解决该问题的一种方法是处理流量计发出的脉冲信号，以提高流量计的分辨力。这种提高流量计分辨力的技术叫做脉冲插人技术。本部分主要适用于体积管，但不会以任何方式限制不同脉冲插入技术在这一领域或其他领域内的进一步发展。
国家标准GB/T17286.3一1998《液态烃动态测量体积计量流量计检定系统第3部分：脉冲插人技术》自1998年10月01日实施以来，为促进我国原油动态计量技术发展，起到了积极的推动作用。近10年来，国内外液态烃动态测量技术发生了新的变化，在适应我国具体国情的前提下，为了推进液态烃计量技术发展及与国际惯例接轨，有必要对GB/T17286.3一1998进行修订。IV
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1范围
GB/T17286.3—2010/ISO7278-3：1998液态烃动态测量
体积计量流量计检定系统
第3部分：脉冲插入技术
GB/T17286的本部分给出了在常规体积管或小容积体积管检定涡轮或容积式流量计的系统中，为提高流量计的分辨力，应用脉冲插入技术时应遵守的使用方法和条件。在检定其他形式的流量计时，也可参照本部分提供的方法。
本部分叙述了三种最常用的脉冲插人技术以及它们的使用条件；还叙述了检验脉冲插入系统运行状态所使用的设备和校验方法：也叙述了测量流量计脉冲间隔不规则性的些方法（见附录A）2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T17286的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T17746—1999
9石油液体和气体动态测量电和（或）电子脉冲数据电缆传输的保真度和可靠度（idtISO6551:1982）
3术语和定义
下列术语和定义适用于GB/T17286的本部分。3.1
时钟clock
产生稳定频率的设备，它的周期被用作测量时间的参比标准。3.2
检测开关信号detectorsignal
一种启动或停止指示设备的开关信号或电压变化的信号。3.3
内部旋转线性度intra-rotationallinearity旋转式流量计在恒定的流量下产生脉冲，脉冲之间间隔均匀程度的定量量度结果。线性度一般表示脉冲间隔相对平均脉冲间隔的标准偏差。这种量度包括流量计机械装置引起的周期和非周期的测量结果。
内部旋转线性度是均匀程度的量度，是流量计的转子引起的，以断续的或周期的方式重复。3.4
前沿与后沿leading/laggingedge用于触发或控制计数器脉冲的升、降电压。1
GB/T17286.3—2010/ISO7278-3：19983.5
相位检测器phasedetector
检测两个脉冲之间相位差的电子线路。3.6
斜波发生器rampgenerator
输出电压随时间线性变化的电子线路。不能使用非线性斜波发生器。3.7
[测量仪器的]重复性
repeatability（of ameasuringinstrument）在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。注：使用的规定条件如下：
相同的测量程序；
相同的观测者；
在相同的条件下使用相同的测量设备；e)
在相同的地点；
在短时间内重复。
分辨力
resolution
定量表示指示仪表对紧密相邻的指示量值有效识别的能力。3.9
+rotatingmeter
旋转式流量计
这种流量计的测量元件中，有一个或多个由流动的流体驱动的旋转部件（如涡轮流量计的叶轮和容积式流量计的转子）。对本部分来说，流量计的输出应该是电子脉冲的形式，脉冲频率的平均值是流量的函数。
4原理
4.1概述
使用本部分叙述的三种脉冲插入技术的任何一种时，应注意以下几点：a）使用脉冲插入技术是以脉冲频率没有明显变化的假设为依据，由流量（见5.1.3)，特别是由内部旋转非线性度（见第6章)引起的频率变化将降低流量计检定的准确度。b）插值后的脉冲数n一般不是整数，这一点将在4.2、4.3和4.4中描述。流量计转子旋转一周可能会发出多个脉冲，为减小内部旋转非线性度的影响，可以使用转子旋转周只发一个脉冲的流量计。
4.2双计时法
该方法的操作原理如图1所示。在检定运行期间，计数器需收集流量计发出的完整脉冲总数n，以及测量两个时间间隔T，和T，组成，单位为S。a）T可以用T（i）或T（）表示。T，（1）是指第一检测开关触发后流量计发出的第一个脉冲，与第二个检测开关触发后流量计发出的第一个脉冲，这两个脉冲之间的时间间隔；T,（i）是指第一检测开关触发之前流量计发出的最后一个脉冲，与第二个检测开关触发之前流量计发出的最后一个脉冲，这两个脉冲之间的时间间隔。2
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流量计脉冲
检测开关信号
GB/T17286.3—2010/IS07278-3：1998检测开关信号
插人的脉冲数\-\或\-\
图1双计时脉冲插入法
T，为第一个和第二个检测开关触发信号之间的时间间隔。插人的脉冲数n由式（1)和式(2)b）
绘出：
4.3四倍计时法
n'=n T(i)
该方法的操作原理如图2所示。在检定运行期间，计数器需收集流量计发出的完整脉冲总数几，以及测量四个时间间隔T，到T。组成，单位为S。a）T，为第一检测开关的触发信号与该信号之后流量计发出的第一个脉冲之间的时间间隔。T，为第一检测开关触发之前流量计发出的最后一个脉冲，与该检测开关触发之后流量计发出b）
的第一个脉冲之间的时间间隔。c
T：为第二检测开关的触发信号与该信号之后流量计发出的第一个脉冲之间的时间间隔。T。为第二检测开关触发之前流量计发出的最后一个脉冲，与该检测开关触发之后流量计发出的第一个脉冲之间的时间间隔。T为检定时间，也即次检定运行中，两个检测开关触发信号之间的时间间隔。完整的脉冲数n是由检测开关的触发信号开启计数器，用常规的方法计人的总脉冲数。两个检测开关触发信号之间插入的脉冲数n'按式(3)计算：n'=n+-T
检测开关信号
流量计脉冲
插人的脉冲数n=n十
图2四倍计时脉冲插入法
检测开关信号
（3）
GB/T17286.3-—2010/ISO7278-3:19984.4锁相环法
该方法的操作原理用图3表示。流量计发出的脉冲信号作为信号1输人相位比较器，相位比较器的输出信号进入电压控制振荡器（以下称为VCO)。振荡器产生与输人电压成比例的高频脉冲信号。选择这个比流量计信号额率高的脉冲信号作为计数器的输入信号。VCO的输出信号经过分频器处理，然后作为输人信号2反馈到相位比较器。频率增高的脉冲信号被除数R衰减。相位比较器的输出电压与两个输人信号之间的相位差或频率差成比例。因此，VCO的输出频率被连续地伺服控制，保证两个输人信号之间的相位和频率是相同的。选择频率除数R，便确定了脉冲插入的除数。
在检定运行期间，收集的插值后的脉冲数通常表示如式(4)所示：n
式中：
-收集的电压控制振荡器(VCO)产生的高频脉冲数；R-选择的除数。
（4）
为达到精确控制的目的，相位比较器的输出信号应经过滤波，以避免VCO输出信号的跃变。这种滤波器通常是简单的电阻-电容型滤波器（RC滤波器），具有暂时存储VCO所需电压的性能，以便保持在每次相位比较时产生R倍流量计额率的脉冲信号。为提高稳定性且又不会掩盖由于流量的波动而引起的输人脉冲频率的变化，应选择恒定的滤波时间。检测开关信号
流量计
分额器
插人的脉冲数n—-
5使用条件
5.1概述
5.1.1设备分辨力
输入1
相位比较器
输入2
A”高频率脉冲
就波器
图3锁相环脉冲插入法
连接到系统中指示设备的分辨力，在任何情况下都应优于0.01%。4
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检测开关信号
额量计
脉冲XR
压控报葛器
5.1.2n'的有效位数
GB/T17286.3--2010/IS07278-3：1998插值后的脉冲数n不一定是整数。对产生小数结果的计时法，n应修约到5位有效数字，不能多也不能少。
5.1.3流量的稳定性
脉冲插入法是以检定运行期间流量稳定为前提的。为保证液流的稳定性，体积管位移器运行期间流量瞬时的波动应小于平均流量的士2%。注1：为证明流量波动时，脉冲插人设备能满意地运行，可在模拟流量变化的条件下进行检验（见7.3)。注2：通常以流量计的脉冲信号频率来评估流量的稳定性，5.1.4抗干扰性
使用的设备不应该对电子干扰产生响应（见7.4)，具体来说就是具有足够高的信噪比。5.1.5检测开关信号
开关的信号沿应该有明确的定义，并具有良好的重复性（一些机械式的开关由于开关跳动，产生的信号后沿重复性较差）。在每种情况之下都应该使用相同的信号前沿或后沿。5.1.6时钟的稳定性
计时用的时钟应具有与要求的分辨力同等的稳定性。5.2双计时法的分辨力
为获得优于0.01%的分辨力，检定的时间例如T2（见图1)比用来测量时间的时钟的基准周期t。(即时钟额率的倒数)至少应大20000倍。即：
因此：
式中：
T≥20000t
≥20.000
f≥20 000 /
检定时流量计最大频率值，单位为赫兹(Hz)；f。—时钟频率,单位为赫兹(Hz)；n——检定期间收集的脉冲数。
5.3四倍计时法的分辨力
...（6)
（7）
为获得优于0.01%的分辨力，检定的时间例如T（见图2)比用来测量时间的时钟的基准周期t。（即时钟额率的倒数)至少应大40000倍。即：
式中：
f≥40 000 L
f.、f。和n在5.2中已经说明。
5.4锁相环法
5.4.1频率(连锁）范围
工作频率范围应始终大于而且包括被检流量计的脉冲频率。注：对脉冲插人系统最小频率范围建议采用100：1。5.4.2脉冲插入的除数
脉冲插人的除数应由制造厂预先设置，并用铅封或者其他措施进行保护。5.4.3锁相环法的分辨力
为获得优于0.01%的分辨力，收集的脉冲数应大于10000个。6对流量计的要求
使用脉冲插人技术时，流量计的性能应符合本条款的规定。（8)
GB/T17286.3—2010/ISO7278-3:1998理想的流量计在稳定的流量下运行时，发出脉冲的时间间隔应完全相等。实际上，旋转式流量计由于内部旋转非线性度和其他的随机波动，脉冲的时间间隔是不太规则的。这种不规则性会降低脉冲插人系统的准确度。没有不受这种不规则性影响的脉冲插人系统，而且有些系统受到的影响还更严重。这种不规则程度越大，在检定运行期间收集的脉冲数就要更多，才能避免大的误差。目前，对这种不规则性的影响了解还不够多，不能制定应遵守的规则。但是，如果遵守下面给出的指导意见，由这种不规则性导致的误差未必很严重。为得到可接受的流量计检定结果，可按照以下两个条件来决定所需要收集的脉冲数。a）如果脉冲间隔按随机方式分布，由式(9)计算最少脉冲数：n=500(a）2
式中：
nm——建议的最少脉冲数；
6:脉冲间隔相对平均时间间隔的标准偏差，用百分数表示；500——常数依据理论和现场实践经验推导出来的。.................(9)
通常情况下，式（9)过高地估算了要求的脉冲有效数值，但是当流量计存在严重的周期性的内部旋转非线性度时，就可能估算得过低了。在这种情况下，重复性将是标准偏差1、流量计每转一周发出的脉冲数和检定收集的总脉冲数的复杂函数。b）在流量计检定过程中，收集100个以上的脉冲数，且流量计转子应至少旋转一周以上。实践结果表明，某些检定中收集的脉冲数比推荐值少时，也能获得满意的结果，而有的检定则需要收集更多的脉冲数。
上述给出的建议是以理论和实践经验为依据的，当检定重复性差时，既有可能是流量计重复性差，也有可能是脉冲插入的误差造成的。通过增加检定运行次数来增加收集的脉冲数也是可行的技术，但在这里不作讨论。如果重复检定达不到满意的结果，就应考虑使用其他的方法。附录A中给出了评定脉冲稳定性的方法。
7脉冲插入系统的校验
7.1概述
在检定中使用前面叙述的三种脉冲插入方法中的任意一种前，都应按下面的条款对脉冲插人系统进行校验，并根据第8章填写校验报告。通过校验，检查脉冲插人设备对给定的频率范围和频率变化速率响应的正确性。校验应包括环境条件测试，且覆盖在实际应用中可能遇到的变化范围，如温度、湿度以及电源电压的变化
可以选用一台或多台流量计在不同的流量下产生脉冲信号，利用体积管检测开关或其他的模拟方法来实施校验。
7.2校验电路
图4给出了校验电路的方框图。脉冲发生器提供两路脉冲输出，其频率由VCO确定，并且在可调节分频器中置人系数使两路脉冲频率产生差别。频率为F的一路脉冲由计数器A来计数，并由启/停门电路来控制。另一路频率为F/R的脉冲进人被测试的脉冲插人设备，也由检测开关的启/停信号控制。计数器A和脉冲插人设备利用共同的回零指令复位。
在VCO的控制下脉冲发生器的输出频率为F,利用斜波发生器使频率改变△F,并且使F在dF/dt的速率下随时间变化
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设置F
斜波发生器
设置设置免费标准下载网bzxz
脉冲发生器
GB/T17286.3—2010/IS07278-3：1998计数器A-
可调分额器
检测开关信号
欧冲插入器
图4设备校验方框图
启动/停止门电路
剂脉冲
系统回零后，控制检测开关的启/停信号，并设定时间间隔使计数器A至少足以累计10000个脉冲。对于锁相环法，计数器A读数与脉冲插人设备读数的一致性应该在0.01%以内。对于双计时法和四倍计时法，计数器A的读数与(n'×R)的一致性也应该在0.01%以内。7.3校验程序
在要求的流量计频率范围内至少进行三点校验：在下限土5%范围内、中间值士10%范围内和上限土5%的范围内。在锁相环法中，当脉冲插值的除数可变时，还应在其最小值、最大值及中间值下进行校验。这些校验应持续一定时期，例如在耐久性试验的开始到结束这段时间。为校验脉冲插入设备对频率(或流量)变化的响应能力，还应进行附加的校验。用斜波发生器(如图4所示)提供在给定时间间隔内脉冲频率的变化。斜波发生器频率的变化率应该是一个变量，使模拟的流量计频率从低于平均频率15%到高于平均频率15%之间变化完成校验。应在平均频率的低值、中间值和高值下校验这些频率的变化。频率变化的最小周期应为0.5s。耐久性试验应在频率范围的中间值附近、稳定的条件下进行，校验应持续至少72h。7.4避免电噪声干扰
脉冲插人系统抗电噪声干扰的能力，应按照GB/T17746-1999规定的校验程序校验。这种校验应在上面叙述的设备校验同时完成。8校验报告和标记
设备校验完成后，校验结果都在规定范围之内时，应填写校验报告，包括：a）本部分的标准号；
使用的脉冲插人方法；
频率范围；
脉冲插人除数的范围（如果应用）；校验频率的最大变化dF/dt。
也可以用上面的资料标记设备。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。