換向器是主要由噴嘴、驅(qū)動(dòng)器、分流器及同步觸發(fā)組件組成的機(jī)械電子系統(tǒng)。其本質(zhì)是利用分流器的結(jié)構(gòu)改變液體的流動(dòng)方向并發(fā)出同步觸發(fā)信號(hào)，使水流在旁通管路與稱(chēng)重管路內(nèi)實(shí)現(xiàn)切換，并實(shí)現(xiàn)待測(cè)流量計(jì)的計(jì)時(shí)同步。圖1(a)、圖1(b)分別為換向器基本組成及運(yùn)行原理示意圖[10]。換向器的運(yùn)行過(guò)程為：水由待檢表經(jīng)過(guò)上游管路及過(guò)渡段到達(dá)換向器噴嘴，形成射流，通過(guò)分流器的分流選擇進(jìn)入旁通管路或稱(chēng)重管路。

圖2展示的是換向的理想過(guò)程時(shí)間t、量Q的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)

圖2兩圖描述了換向換入過(guò)程中，水由旁通管路換入稱(chēng)重管路的時(shí)間流量關(guān)系圖，曲線(xiàn)描述了進(jìn)入稱(chēng)重器內(nèi)的流量與時(shí)間的關(guān)系，曲線(xiàn)與坐標(biāo)所圍陰影面積表示進(jìn)入稱(chēng)重器內(nèi)的累積質(zhì)量/體積。圖(2)b是圖2(a)為便于理解計(jì)時(shí)關(guān)系的簡(jiǎn)化版，t1和t2分別為換入換出時(shí)間，tR1和tR2分別是啟動(dòng)和停止計(jì)時(shí)同步觸發(fā)位置時(shí)間點(diǎn)，陰影面積A1為實(shí)際進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)器的液體累積流量，陰影面積A2為計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)期間理論液體累積流量。在理想的換向過(guò)程中，應(yīng)得到A1=A2，但現(xiàn)實(shí)換向過(guò)程中流量曲線(xiàn)以及信號(hào)觸發(fā)位置都會(huì)受到很多因素影響，導(dǎo)致在測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束的換向過(guò)程中所引起的這兩個(gè)累積流量的不相等,并由此引起不確定度。

由于換向過(guò)程中存在換向速度隨流量變化、水利中心與同步觸發(fā)點(diǎn)不一致等問(wèn)題、噴嘴出口流暢不穩(wěn)定、不均勻等問(wèn)題，實(shí)際的換向過(guò)程中的時(shí)間-流量對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)際的標(biāo)定中，tR1和tR2時(shí)刻通常利用人為判斷與手動(dòng)微調(diào)結(jié)合的方式獲得。在固定的流量點(diǎn)下對(duì)圖3的tR1和tR2進(jìn)行調(diào)整使其更加接近圖2中的tR1和tR2，更加接近近似的換向過(guò)程。本文研究的是利用伺服電機(jī)的精確可控性使得tR1和tR2的判斷接近理想過(guò)程。