皂膜流量计测量气体小流量及其误差分析
在气体分析仪器中，气体小流量的准确测量是一个比较困难的问题。由于流量小，即使是微小的变化，也会引起相当大的流量误差，大大影响仪器的测量精度。但是，采用皂膜流量计测量气体小流量(每分钟几毫升到几百毫升)，就能得到满意的结果。
皂膜流量计是利用肥皂掖在标谁量管中形成皂膜，被测气体流人量管时，推动皂膜在量管中运动，由单位时间里皂膜在量管中移动的位置，计算出气体的流量。它简单、方便、直观，并且十分准确，所以广泛用于气体小流量的测量。
但是，由于皂膜流量计测量气体流量时，连续性受到限制，而且需要进行人工操作和计算，所以，实际上在气体分析仪器中，特别是在工业流程气体分析仪器中，并不采用。通常用它作为传递标准(即一次标准)，来校正其他形式的流量计(如转子流量计、毛细管压差式流量计等)。然后再把校正后的其他流量计装在仪器上使用。 皂膜的质量极小，完全可略而不计。皂j与光滑的玻璃量管壁之间的摩擦也十分微小，可以忽略。玻璃的热膨胀系数很小，温度在室温下变化时，量管的体膨胀也可认为是零。这样，流经皂膜流量计的气体体积就仅与温度和压力有关;而温度、压力的影响，可根据气体方程，通过计算加以修正，因而皂膜流量计的计量结果十分。
但是，仅对温度、压力进行修正是不够严格的。因为，当干燥气体掠过皂液时，皂液中水的饱和蒸气压将会对被测气体的体积产生相当大的影响。随着干气不断掠过，可明显地看到皂液变少、变浓。对此也必须加以修正。为了保持皂液的浓度与粘度，应在气路流程中设置一个湿润器，使被测气体予先湿润后再流入皂膜流量计，见图1。
图1气路流程图
所谓湿润，就是使气体湿度与相应温度下水的饱和蒸汽压达到平衡，使流过皂膜流量计的气体体积，实际上由干气与相应温度下的饱和水蒸汽所组成。而流过待校流量计的气体只有干气，所以必须从皂膜流量计测出的气体体积中减去饱和水蒸汽的体积。
0~100°C温度下水的饱和蒸汽压强列于下表1中。
注:在一定温度下，液体上面饱和空间内(即平衡 状态时)的***大蒸汽压强叫饱和蒸汽压。在平 衡状态时，每单位时间内汽化的液体和凝结的 液体相等，饱和蒸汽压随温度升高而加大。表 中t为温度，P为水的饱和蒸汽压强。
皂膜流量计的出口通大气，皂膜的质量可视为零(即皂膜流量计内的气体不受压缩)，所以，通过皂膜流量计的被测气体的总压力等于大气压强。从大气压强中减去饱和水蒸汽压，便是干气的分压，由此分压值可求出干气的真实体积vx；
式中:V-t室温度时干气的体积; P-t}湿度时气压计的读数〔应将此读 数进行湿度(化为标准状况)、海拔 和纬度修正〕; p-t}温度下的饱和水蒸汽压; V一皂膜流量计的公称体积。 转子流量计、毛细管压差流量计等气体流量计的流量，会随温度和压力的变化而变化。在分析仪器中，为了准确测量气体的流量并保持流过仪器的气量恒定，一般均要将仪器(包括流量计)恒温，以消除温度变化的影响(压力变化的影响可通过调节气阻来补偿)。所以，待校流量计的工作湿度(即流经待校流量计的气样湿度)，实际上不是:室，而是t恒。而Vx是t室时的干气体积。所以，还要对Va进行湿度修正，即流经待校流量计的干气体积实际上为；
式中:为皂膜流经皂膜流量计起始线和终止线所需时间。 式(1)即为用皂膜流量计校正气体流量的计算公式。
皂膜流量计的误差分析：
由计算公式可知，流量Q的准确度由皂膜流量计体积V，气压计读数P，温度读数t室和t恒，测量时间:等因素决定。
(1)体积V的影响:皂膜流量计体积V引起的误差有两个方面，一是体积V本身的准确性，二是在操作中，观察皂膜通过起始线与终止线时的读数误差。 皂膜流量计的体积目前均用称重法来标定。采用一级分析天平，实际称重操作中，可以达到0.001克的度。设皂膜流量计的体积为V毫升，则由于称重所引起的误差为:
所以，一般专用的皂膜流量计都不做成圆柱直体形，而是做成中间粗、两头细的特殊形式。图2是我们设计的一种形式，用来校正12升/小时的气体流量。
图2皂膜流量计
即测量精度可优于0.5%。这个流量精度已可满足分析仪器的要求。