摘要：水是人类赖以生存的物质条件，没有了水，地球上就没有了生命。随着地球生物数量的增多，社会的不断发展，地球上的水资源显得越来越珍贵，尤其是对淡水资源的需求。世界上许多国家和地区面临的水资源短缺的危险，我国许多大中城市人均用水开始限制供应，南水北调工程的实施也正是为了解决北方地区缺水的问题。“地球上最后一滴水是人的眼泪。”珍惜水资源，节约用水形成了人类的共识。在这种情况下，对水的计量工作就显得愈为重要。
针对使用中的生活用水计量仪表，利用质量法研究设计出一种便携式水表检定仪。以CHBS型高精度称重传感器，小型浮子流量计为检定仪的测量元件，支队家庭用普通水表设计给出不受水的流态、体积和量测元件体积随温度变化影响准确度的便携式水表检定仪。瞬时流量检测准确度不低于±2%，累积流量检测准确度不低于±0.5%。
一便携式水表检定仪的设计
1.1 质量法便携式水表检定仪的整体设计思路
1.1.1小型浮子流量计
水表检定规程中明确规定使用中水表的检定在公称流量和分界流量下进行，浮子流量计正是为了测出水表公称流量和分界流量值。水表的公称流量和分界流量值之比大于100/1，而普通型的浮子流量计量程比仅有10/1，因此，本设计中采用两个小型浮子流量计来解决这个问题。
所用的普通型浮子流量计目前在市场上生产的很多。上海浦辰自控仪表有限公司生产的普通玻璃浮子流量计就能满足对DN15mm水表分界流量要求。型号为LZB―15的小型玻璃浮子流量计公称通径15mm，工作压力≤0.6 MPa，基本误差限±1.5%，测量范围16～160 L/h。对于公称流量，型号为LZB―40的公称通径40mm，工作压力≤1.5 MPa，基本误差限±1.5%，测量范围0.16～1.6 M3/H，口径不同，接合处可用一缩径管进行安装连接。且压力损失小、性能可靠、结构简单、安装方便、价格便宜。这两种玻璃浮流量计的组合就能满足水表公称流量和分界流量点的测定。当然，市场上还有很多产品满足要求，可针对价格等情况进行自主选定。
两个浮子流量计在一支架上成U字型并联安装，并在支架上装一水平仪以确保浮子流量计在测定时竖直放置。对于两个浮子流量计工作的选择通过阀门控制。其它按照浮子流量计的安装要求安装。由于浮子流量计对流场无特殊要求[5]，因而可以利用软管直接将被检表管路、浮子流量计、储水筒相连。
用浮子流量计测定公称流量和分界流量时，称量筒与储水筒的两个阀门均打开，通过被检表的水直接排出不做称量。
1.1.2称量筒与储水筒
1. 说明
称量筒与储水筒形状、大小相同。它们的上部分均为圆柱体形状，下部分类似锥形，当对称量筒进行称量时，称量筒的阀门（下阀门）关闭，储水筒的阀门（上阀门）也关闭并存储由被检表处流出的水流量。称量筒称重数据采集结束后，下阀门打开排出筒内储水，待水排净后，下阀门关闭，上阀门打开，称量筒接收来自储水筒的水，经过一段时间，上阀门关闭，然后再称量、再排水。称量筒中有一散流器,类似伞状，通过螺钉固定在称量筒的底部，它的顶部则正对储水筒排水口的中央位置。由储水筒排出的水经过散流器顺着称量筒的筒壁流到筒的底部，大大较小了水流对称量筒的冲击，也减少了称量筒稳定的时间，提高了称重传感器称重时采集数据的准确性。
两筒的下部做成类似锥形是基于排水的考虑，一是可以使水尽量的排出，二是有利于缩短排水时间。
2. 筒的容积大小设计
筒的容积大小是在家用普通水表按照国家相关规定在分界流量、公称流量，家用普通水表的检定规程要求、精度要求，阀门的开闭时间，称量筒的称重时间以及整台装置的大小综合考虑的基础上设计的。
3. 称量筒与储水筒的安装及其加工说明
储水筒由3个焊角通过螺栓牢固安装在装置的内壁上，可以进行拆卸。称量筒通过与称重传感器相接而固定
两筒上下竖直安装，储水筒在上使得储水筒内的储水靠重力作用流入称量筒。储水筒排水口的中央对着称量筒中的散流器。散流器伞顶的边缘与称量筒的内壁之间留有约稍小于1 cm的缝隙，且伞顶可以拆卸下来，继而散流器的支撑杆也是通过螺栓固定在称量筒的底部可以拆卸下来。
在加工过程中，要求两筒的内壁光滑，使得储水能够尽快地排净，减少由于水的粘度而年在筒壁上的积水。
1.1.3称重传感器及其电路
对于称重传感器的选择首先要求它的精度要比较高，多次称重的总误差需要至少控制在±0.5%，另外它的量程需要与称量筒中水的质量对应起来。为了使传感器工作在线性区，可将称量筒及其附带的电磁阀、排水管路的净重增加，这在生产工艺中较为容易满足。传感器固定安装在装置内壁深处的两个小耳朵上，传感器的顶部与称量筒相连接，感受称量筒的压力。称量电路采用较为成熟的桥型称重电路，一是它发展到现在比较成熟稳定，二是它的精度较高。由于粘贴在弹性元件上的应变片阻值具有一定的分散性，各片粘贴质量也不一样，温度变化的影响也会引起电桥输出，所以电阻应变式称重传感器必须经过一系列调整才能实际使用，也就是说要进行零点补偿、温度补偿，弹性模量补偿及灵敏度调整等。电路先是在CPU的控制下把传感器在一次称量过程中采集到的两次数据进行寄存，然后做减法运算，这样得到一筒水量的质量，继而CPU把每次的质量寄存，最后作加法运算。
1.1.4电磁阀门
选择电磁阀门，在满足口径要求情况下，因为储水筒和称量筒没有加压装置且暴露在空气中，所以需要零压力下正常工作，为了使两个水筒的容积尽量减小需要动作响应块，且属于非强电制动。
电磁阀门的控制也是通过CPU来控制的，即它的开关是通过预先对CPU编程来按照预定的规程进行的。主要是通过CPU的延时来实现对电磁阀的断送电以达到控制效果。
在该装置中，在储水筒和称量筒的排水管路中各安装了一个流量口径为80mm的电磁阀。按照电磁阀的安装要求对筒的排水管路的接口进行加工，来达到安装电磁阀的目的。
1.1.5装置控制
整个装置工作运行的司令部是CPU，由单片机编程实现。它控制电磁阀的开启与关闭及其相应延时，称重传感器的数据采集及其延时，并且各部分的控制不是相互隔离的，而是相互关联的，这与装置的工作过程紧密联系在一起。
1.2精度分析
在装置的工作过程中，阀门的开启与闭合，只要水没溢出，且从水源流出的水源源不断地输入到装置中，那么阀门的工作不影响装置的精度。筒内液位的高低，排水时间的长短在保障装置正常工作的情况下也均与装置的精度无关。
影响装置精度的主要因素从它的设计原理中就可以看出来，即质量值的准确性与之相关；根据水表检定规程的要求，采用质量称重法检定时，还需要测定水的密度，而在本设计中，拟把水的密度ρ当作常数，因而其中也会带来一定的误差；另外，装置每次对水表进行检定必带来重复性误差。
二结论
水是人类社会生存和发展的物质基础，没有了水资源，人类将面临着灭顶之灾，但是水资源显得越来越贫乏，因而水资源的计量工作显得也越来越重要。在我国旋翼式水表（水表）作为饮用水的主要计量工具，它的性能的可靠性影响到企业收费的合理性、用户缴费的公平性、国家对水资源的调控。目前对水表的检定现实中仅限于新制水表的检定，而使用中水表的再现检定面临着无便携式装置可用的难题。
参考文献：
[1] 王凯志.取水计量.北京：中国计量出版社，2003.7，175～185
[2] 詹志杰.水表技术手册.北京：中国计量出版社，2004.4
[3] 质检总局.《计量检定规程》