但该类流量计有一个显著的弱点，即量程比不尽人意。自从20世纪80年代cpu进入工业仪表之后，情况有了改观，通过引入流出系数c非线性的校正技术及膨胀性系数ε的自动校正技术，再加上差压测量度从20世纪70年代的±1.5%提高到现在的±0.04%，使差压式流量测量的系统不确定度有了显著提高，同时量程比也得到显著的拓展，从早先的3:1，扩大到10:1［1－3］。
有公司推出双量程差压流量计,即增设一太低量程差压变送器以及用hart通信的方法传送差压信号，可将量程比扩大到30:1［4－6］，笔者就测量度和量程比的关系问题进行分析，然后提出提高测量度和扩大量程比的实用方法。
2 3:1量程比的原因分析
在iso 5167－2：2003（e）measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full和gb/t2624—2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》两个标准中，并未对标准中所涉及的几种差压装置能达到的量程比做出规定，只对能达到的不确定度做出了规定，例如大家所熟悉的标准孔板，只要满足50ｍｍ≤d≤1000ｍｍ，d≥12.5ｍｍ，0.2≤β≤0.6，red≥5000的使用条件，就能得到0.5%的不确定度［7－8］。其中，d为管道内径，d为孔板开孔直径，β为直径比，red为与d有关的雷诺数。
所谓流量量程比就是保证度的zui大流量ｑmax与zui小流量ｑmin之比［9］。在常用压力和温度条件下，雷诺数与流量成正比关系。所以，如果ｑmax与ｑmin之比为10，就意味着redmax与redmin之比为10。而在上述标准中，redmax与redmin之比差10倍、100倍甚至更大的倍数，标准中规定的c＝ｆ（β，red）的模型都能达到规定的不确定度。
所以能够做到这一点是因为从gb/t2624—1993版开始，就已经不再将流出系数c当常数来处理，而是当变量来处理。在该标准中给出了c＝ｆ（β，red）的关系式，到了gb/t2624—2006，在总结了十多年的研究成果之后，对该模型作了进一步完善，给出了度更高的关系式，如标准孔板（角接取压）的关系式如下：
将式（1）用图形来表示，如图1所示。从图1可看出，当red较大时，c近似成水平线，即c为常数；但随着red的减小，c逐渐增大。若将β和red代入式（1）计算出c，可基本消除red对c的影响，保证了0.5%的不确定度。
通常情况下差压装置制造厂提供的设计计算书中都规定了3:1的量程比，原因是制造厂无法确定用户将差压装置买回去是否进行c的非线性补偿，而且制造厂无法进行c的非线性补偿。而在该计算书中，需要提供产品的不确定度，如果zui小流量太小，将会导致不确定度严重恶化。
孔板制造厂解决该问题的方法之一是缩小量程比，传统方法是将量程比定为3:1，这时提供给用户的c是常用流量对应的c。按照国家相关标准的规定，这一点的不确定度是比较小的，而偏离常用流量之后，例如在30%ｑmax点或ｑmax点，不确定度将显著增大。
该方法使用了几十年［10］，而且在gb2624—1981中用标准的形式固定下来。用标准图形来表示标准孔板β与red的关系，这是节流装置设计计算中*的工具。在该标准中，不使用c而采用流量系数ａ。ａ也不是按照公式计算出来的，而是查图得到的。ａ与β2和管径d的关系如图2所示［11］。由图2可知，ａ不仅与β有关，而且与d有关，这反映了管道内壁粗糙度相同的前后直管段，由于管道内径不同，其速度分布也不同，所以β虽相同，而流量系数却不同。图2中还反映出一个问题，即流量系数与雷诺数没有关系。即在实际雷诺数大于界限雷诺数之后，c＝ｆ（β，red）曲线已经接近水平，所以忽略了red的影响。
目前，随着仪表技术的飞速发展，实时计算c已变得简单，c的非线性在线补偿较容易实现。因此，对于差压装置制造厂来说，量程比不再受孔板的约束。
3级差压流量计的开发
级差压流量计开发的目标有两个：提高系统准确度；保证准确度所对应的量程比扩大。
3.1级双量程差压流量计
双量程孔板流量计不确定度达到1.5%且量程比达到30:1的实现方法。其中，所用的差压变送器的准确度等级ξ为0.065%，而目前差压变送器准确度等级已经提高到0.04%，将该值代入差压测量不确定度计算公式［6］：
式中：δｐmax———差压上限，kpa；δｐ———常用流量对应的差压，kpa。
由式（2）可知，δδｐ/δｐ减小到原来的61.5%，将该值代入式（3）就可计算流量不确定度，从而使系统不确定度显著减小：
式中：δｑｍ/ｑｍ———流量测量不确定度；δc/c———流出系数不确定度；δε/ε———可膨胀性系数不确定度；δd/d———管道内径不确定度；δd/d———孔板开孔直径不确定度；δδｐ/δｐ———差压测量不确定度；δρ1/ρ1———孔板正端取压口处流体密度不确定度。
在利用式（3）对流量不确定度进行估算时，δd/d和δd/d一般可以忽略，δρ1/ρ1作用也很小［6］，其余3个因子起关键作用。其中δc/c对于标准孔板来说，常取值为0.5%，按照gb/t2624—2006，δε/ε用下式计算：
式中：ｐ1———节流件正端取压口处常用压力，kpa；κ———等熵指数。
因此，求得δδｐ/δｐ和δε/ε后，就可计算δｑｍ/ｑｍ。
下面是各特征点关键因子δδｐ/δｐ，δε/ε的计算结果并将其代入流量不确定度δｑｍ/ｑｍ计算公式，然后得到的系统不确定值，其中差压装置流出系统不确定度仍保持0.5%。
3.2双量程孔板流量计不确定度曲线的绘制
将上述各特征点不确定度计算结果，绘制成不确定度曲线，如图3所示。
3.3单量程孔板流量计不确定度的估算及曲线
上面计算的是双量程孔板流量计，如果不设低量程差压变送器，则在满量程的3%～17.32%，不确定度就要大幅增大，这时只要将满量程内10%和3%流量点的δｑｍ/ｑｍ计算出来，就可绘制不确定度曲线。
3.3.1满量程内10%流量点不确定度估算
用1台差压变送器测量时，在满量程内10%流量点，参照上述计算方法计算可得到：
3.3.2满量程内3%流量点不确定度估算
在满量程内3%流量点，参照上述计算方法计算可得到：
3.3.3不确定度曲线
单量程差压流量计的系统不确定度随流量变化的关系曲线如图4所示。
4结束语
1）20世纪80年代，标准差压流量计的差压装置c是作为常数来处理。由于实际的c是受雷诺数影响的，所以会带来较大误差，在常用流量点，流量系统不确定度也只能达到2%，而且可使用的流量测量范围也只能达到3:1。
2）gb/t2624—1993标准发布后，引入了red影响校正和ε校正，从而使标准差压装置不受量程比约束。
3）差压测量仪表的进步，为提高系统不确定度创造了条件。采用0.04%度等级的差压变送器与标准孔板组成的一体化标准孔板流量计，用来测量气体和蒸汽流量时，不经实流标定，系统不确定度就能达到1.0%，对应的流量量程比为10:1；而如果增设1台低量程差压变送器，则量程比可扩大到30:1。
4）不确定度曲线能将流量系统不确定度与量程比的关系表达得更直观、清晰。技术的进步，甩掉了标准孔板流量计“误差大”、“量程窄”的帽子，从而以新的面貌赢得市场认可。