水表测量误差原理

现在的物联网智能水表，一般都是在原来的机械旋翼式水表的基础上，加上电子采样原件改装而成的。在生产前，需要对机械旋翼式水表进行误差测量，本文用于说明水表测量误差的方法及原理。

在表盘上，可以看到，除了字轮及指针用于显示水量以外，还会有“Q3=”及“Q3/Q1=”或是“R=**”的字样。其中，Q3是指该表的常用流量，以图片中的Q3=2.5M^{3/h为例，该值表示该表的常用流量为2.5M}3/h，也就是说每小时走水2.5立方米。而R或者Q3/Q1是指量程比（R=Q3/Q1），Q1是指该表的最小流量。量程比R为常用流量Q3与最小流量Q1的比值，该比值越大，说明该表可以测量的水速的范围较宽，速度特别小的水流和速度特别大的水流都可以计量出来，就可以避免出现偷水的现象。
除了表盘上刻印的Q3和R（Q3/Q1）以外，还有一个比较重要的流量叫Q2，Q2是指分界流量，Q2一般不会在表盘上刻印。分界流量Q2理解起来比较费劲，据说与层流还有关系，不过就测误差而言，不需了解太多。在《水表新标准》上这样规定，Q2/Q1的比值，对于标称口径小于或等于50mm，且常用流量Q3不超过16M^{3/h的水表，应为1.6；对标称口径大于50mm或常用流量Q3超过16M}3/h的水表，如果Q3/Q2值大于5，此值可为1.6、2.5、4或6.3。一般家用的水表大多为DN25、DN20或者DN15的，这些口径都小于50mm，故Q2/Q1=1.6。
以图片中的表为例，Q3=2.5M^{3/h，而R=Q3/Q1=80，可以得到Q1=Q3/80=0.03125M}3/h，再根据Q2/Q1=1.6，可以推算出Q2=1.6Q1=1.6*0.03125M^3/h=0.05M3/h。

知道了该表的Q1、Q2及Q3后，就可以对该表的这三个流量点进行测量误差了。为了提高生产效率，现在工厂里的测量误差装置都用成电脑控制的测量设备了。笔者没有对该新设备进行使用，只是使用了以前的手工测量台对单个样表进行了测试。因而，这里只对手工测量台原理进行介绍。

在使用时，先将水表夹紧到测试台上，并关闭K1（放水闸），打开K2，使得高压水通过水表。然后分别打开K3和K4，让高压水从大流量计和小流量计中流过，直到大流量计和小流量计中看不到气泡为止，表示排尽空气，并关闭K3和K4。打开k5和K6，将刚才排空气流进去的水排干净后，关闭K5和K6，防止漏水。大小流量计中都有一个浮标，K3和K4阀门开的越大，水流越快，则水流冲击着浮标往上走，浮标对应的流量计上的刻度越大。对浮标的冲击力和浮标的重力达到平衡，是整个测量装置的核心原理。之所以分成大小流量计，是为了提高测量台的流量测量范围，比如，Q3和Q1的流速差别较大，不能用一个流量计来表示，所以，一般在测Q3的误差时，选择大流量计通道，而测Q1的误差时，选择小流量计。
做好上面的准备工作后，记下当前的表底数，就可以开始测量误差了。以Q3=2.5M^{3/h为例，一般流量计上的单位都是L/h，将Q3转换下，Q3=2.5M}3/h=2500L/h。将大流量计阀门K3大小进行调节，观察符标到2500刻度时，保持该阀门角度。然后就要盯着左边的U型管的刻度线了，等到10L后，立即关闭K3。这样也就是说实际流过表的水是10L，并且该水的速度是Q3。再读取现在的表底数，把当前表底数减去刚才测量前计下的表底数，就得到表测出来的值。有了该测量值和实际值（10L），我们很容易就计算出该表的测量误差了。最后，要记得关闭K2，打开K1排出管道剩余水，打开K5排出U型管的水，取下水表即可。
测量Q2和Q1的方法与测量Q3的类似，根据流速大小，去选择用大流量计还是小流量计就行。可以看到，测量台的另一个核心，就是U型管原理，根据U型管中水位高低，得到实际流水量。再与表测量值进行计算，得到误差，然后根据误差范围是否满足标准要求（一般要求误差小于2%），若误差太大，需要对机芯进行调节，多次测量，多次调节，直到满足误差要求。