摘要(yào)： 氣體流(liu)量計 作(zuo)爲貿易(yi)計量的(de)重要計(ji)量器具(jù)其使用(yòng)已經越(yuè)來越廣(guǎng)泛，與此(ci)同時該(gāi)流量儀(yí)表的量(liàng)值傳遞(di)工作具(ju)有愈加(jiā)重要的(de)意義🚩。氣(qi)體🌏流量(liàng)儀表與(yǔ)臨界流(liu)文丘🏃‍♂️裏(li)噴嘴法(fǎ)氣體流(liu)量标🥰準(zhǔn)裝置同(tong)軸連接(jiē)方法，搭(da)建了試(shi)驗裝置(zhì)，可實現(xian)該類儀(yi)表💃🏻與标(biāo)準裝置(zhì)誤差在(zai)±1mm内的同(tong)軸連接(jiē)，可以更(gèng)好🤟地完(wan)成氣體(ti)流量儀(yi)表的量(liàng)值傳遞(dì)工作。
　　近(jin)年來，伴(bàn)随着經(jing)濟的發(fā)展，我國(guo)能源的(de)需求愈(yù)加強💘烈(liè)，随⚽之而(er)來的能(neng)源危機(ji)的挑戰(zhan)使能源(yuán)計量的(de)準确率(lǜ)問題日(rì)益顯著(zhe)，氣體流(liú)量計廣(guang)泛應用(yòng)于天🚶‍♀️然(ran)氣、蒸汽(qi)等領域(yù)的貿易(yi)結算中(zhong)，均屬于(yú)我國計(jì)量法規(guī)定的❤️強(qiang)制檢定(ding)範圍，因(yin)此氣體(tǐ)流量計(jì)也越來(lai)越受到(dào)計量部(bù)門的重(zhong)視📐，如何(hé)實現該(gai)類儀表(biao)更準确(què)的量值(zhí)傳遞成(cheng)爲計量(liang)部門面(miàn)對的新(xin)問題。
　　目(mu)前，國内(nei)的氣體(ti)流量标(biao)定裝置(zhì)主要有(you)鍾罩式(shi)氣體流(liú)量标準(zhun)裝置、PVTt式(shì)氣體流(liú)量标準(zhun)裝置、以(yi)精度 容(róng)積式流(liu)量計 爲(wèi)标準表(biao)法氣體(tǐ)流量标(biāo)準裝置(zhì)和臨界(jiè)流文丘(qiū)裏噴嘴(zuǐ)法氣體(ti)流量标(biao)準裝置(zhì)等。其中(zhōng)，鍾罩式(shi)氣體流(liu)量标💰準(zhun)裝置、PVTt式(shì)氣體流(liú)量标準(zhǔn)裝置結(jie)構較爲(wei)複雜🚩，且(qie)價格昂(áng)貴；而容(rong)積式流(liú)量計✌️需(xū)要進口(kou)、價格昂(ang)貴、且精(jīng)度易發(fā)生變化(huà)，不易日(ri)後㊙️維護(hu)[1]。臨界流(liu)文丘裏(lǐ)噴嘴法(fa)氣體流(liú)量标準(zhǔn)裝置是(shì)以音速(su)噴嘴作(zuo)爲标準(zhǔn)表，其結(jie)構簡單(dan)可靠，無(wu)可動部(bu)件，能夠(gòu)準确地(dì)調節和(hé)控制流(liu)量，是目(mù)前我國(guo)省市級(jí)計量單(dan)位普遍(bian)采用的(de)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置。
　　上(shàng)世紀60年(nian)代末，英(ying)國國家(jia)工程試(shi)驗室、法(fa)國煤氣(qì)公🌂司、英(yīng)國煤氣(qì)公司工(gong)程研究(jiu)所、美國(guo)國家标(biāo)準局、Colorado工(gong)程研究(jiu)所🔱、日本(ben)國家計(ji)量🛀🏻研究(jiu)所就将(jiāng)臨界流(liu)文丘裏(li)噴嘴用(yong)于高💰壓(ya)大流量(liang)測試。從(cóng)上世♋紀(ji)80年代開(kai)始，國内(nei)許多科(kē)研院所(suǒ)開展了(le)針對噴(pen)嘴裝置(zhì)相關研(yan)♌究，事實(shi)證明臨(lín)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體流量(liang)标準裝(zhuang)置是一(yī)種簡單(dān)可靠、精(jīng)度高、擴(kuo)展不确(que)定度較(jiao)小的裝(zhuāng)置，現🆚已(yǐ)被ISO采納(na)爲國際(jì)标準ISO9300[2]。
　　在(zài)計量部(bu)門檢定(ding)過程中(zhōng)，目前尚(shàng)無一種(zhong)确定被(bei)檢流量(liàng)計 與标(biāo)準裝置(zhì)同軸連(lian)接的方(fang)法，普遍(bian)依靠人(rén)眼觀測(ce)以💃及經(jing)驗✊實現(xiàn)流量計(ji)與标準(zhun)裝置的(de)連接，這(zhè)一方面(miàn)增加了(le)檢定人(ren)員的工(gōng)作量以(yi)及工作(zuò)難度，另(lìng)一面如(rú)若流量(liàng)計不能(neng)準确同(tong)軸連接(jie)在🔞管道(dào)上，将會(huì)引起流(liu)經🏃‍♂️流量(liàng)計内🌈氣(qi)體的洩(xiè)露，其次(cì)還會影(yǐng)響流量(liang)計内部(bù)氣👅體旋(xuan)渦的産(chan)生，進而(ér)影響🌍檢(jiǎn)測的精(jing)度，這無(wú)疑給檢(jian)⭕定💋工作(zuo)帶來了(le)額外的(de)不必要(yào)的誤差(cha)。爲了實(shi)現檢定(ding)的精度(dù)，更準确(que)地完成(chéng)國家能(neng)源計量(liang)🐅工作的(de)量值傳(chuán)遞，維護(hu)用戶的(de)經濟利(li)益，需要(yào)研究被(bèi)檢流量(liàng)計與臨(lin)界流文(wén)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體标準(zhun)裝置同(tóng)軸連接(jiē)的方法(fǎ)，制定可(kě)行方案(àn)，提🛀🏻高檢(jiǎn)定的🈲精(jing)度，并提(tí)高檢定(ding)過程的(de)自動化(hua)程度和(he)檢定效(xiào)率🏒。
1方法(fa)原理以(yi)及試驗(yan)系統的(de)搭建
　　被(bei)檢流量(liang)計與臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體标準(zhun)裝置🌈同(tóng)軸連㊙️接(jie)的方法(fa)，基于該(gai)方法的(de)試驗裝(zhuāng)置由視(shì)頻采集(ji)模塊、紅(hong)外探測(cè)模💔塊、視(shì)頻顯示(shi)模塊和(he)信息處(chu)理系統(tong)組成，如(ru)圖1所🌈示(shi)。

　　該系(xì)統中，信(xin)息處理(li)系統是(shi)一個嵌(qiàn)入式系(xì)統的最(zuì)小系統(tǒng)，主要由(you)嵌入式(shì)處理器(qì)、電源子(zi)系統、SDRAM子(zǐ)系統、Flash子(zi)系🌍統、複(fú)😘位系統(tong)以及串(chuàn)口和JTAG調(diào)試接口(kǒu)等部分(fen)組💰成。視(shi)頻采集(jí)模塊，包(bāo)括視頻(pin)解碼芯(xīn)片和視(shi)頻采集(ji)🚶攝像頭(tóu)兩部分(fen)，攝像✊頭(tou)負責視(shi)頻信息(xī)的采集(jí)，視頻解(jie)碼芯片(pian)把💜攝像(xiàng)頭采集(jí)到的視(shì)頻信号(hao)編碼後(hou)送給信(xin)息處理(li)系統處(chù)理。紅外(wai)探測模(mó)塊，由紅(hong)外光電(diàn)三極管(guan)、單💃片機(jī)、可觸摸(mō)液晶屏(píng)組成🌂，光(guang)電三極(ji)管将檢(jiǎn)測到的(de)光電壓(ya)值傳送(song)給單片(piàn)機，單片(pian)機将處(chu)理後的(de)信息顯(xian)示在觸(chu)摸液晶(jing)屏上。視(shì)頻顯示(shì)模塊包(bao)括視頻(pin)編碼芯(xin)片和LCD顯(xian)示屏兩(liǎng)部分，視(shì)頻采集(ji)模塊采(cai)集到的(de)視頻信(xin)息，經過(guò)🤞信✔️息處(chù)理系統(tong)處理後(hou)，再🏃🏻‍♂️通過(guo)視頻編(biān)碼芯片(piàn)編碼，輸(shu)出到LCD顯(xian)示屏上(shang)。
1.1視頻采(cai)集模塊(kuài)
　　紅外光(guang)源作爲(wei)檢測系(xì)統的光(guang)源部分(fèn)，其作用(yong)即可✍️以(yǐ)實時🤩傳(chuán)輸管道(dào)内部圖(tú)像，提供(gòng)給操作(zuo)人員直(zhi)觀的管(guan)道内部(bù)視覺信(xìn)息，又可(ke)以在管(guan)道内部(bù)發出一(yī)♌束充滿(man)⛱️管道的(de)紅外光(guang)柱，以便(biàn)于接收(shou)端探測(ce)。紅外電(dian)視技術(shù)是一種(zhong)成熟的(de)識别成(chéng)像技術(shù)🔆，其将電(dian)視‼️技術(shù)與主動(dong)♍紅外夜(ye)視技術(shù)相結合(he)，用不可(kě)見紅外(wai)輻射主(zhu)動照☎️明(ming)目标，并(bing)用對此(ci)紅外輻(fú)射波段(duàn)敏感的(de)高靈敏(mǐn)攝像機(jī)攝像的(de)手段進(jìn)行🚩夜視(shì)。它綜合(hé)了紅外(wai)主動夜(ye)視不受(shou)環境照(zhao)度限制(zhì)，能在完(wán)全黑暗(àn)的環境(jìng)中攝像(xiàng)、成本低(dī)、圖像相(xiang)對清晰(xi)的特點(diǎn)🥵，以及電(dian)視方法(fa)能傳輸(shū)圖像、能(néng)錄像的(de)特點。如(rú)圖2所示(shi)，本裝置(zhi)選用工(gōng)業級紅(hong)外攝像(xiang)頭作爲(wèi)紅外光(guāng)源，将攝(shè)像頭采(cǎi)集到的(de)管道内(nei)部圖像(xiàng)傳輸進(jin)可移動(dong)液晶顯(xiǎn)示屏，方(fang)便檢測(ce)人員實(shí)時觀察(cha)🔞管道内(nèi)部流量(liang)計與管(guan)道同軸(zhóu)情⭐況。

1.2紅(hóng)外探測(ce)模塊
　　紅(hong)外探測(ce)技術，是(shi)利用紅(hong)外光實(shi)現檢測(ce)各類參(cān)數的技(ji)✔️術。紅外(wài)光是一(yī)種波長(zhang)介于微(wēi)波與可(ke)見光之(zhi)間的㊙️電(dian)磁波輻(fu)射，肉眼(yǎn)無法覺(jiao)察。要探(tàn)測到這(zhè)種輻射(shè)，并測量(liang)其大小(xiao)，必須将(jiāng)它轉換(huàn)成可以(yi)探測得(dé)到的其(qi)他物理(lǐ)量。物體(tǐ)❗經紅外(wai)輻✍️射照(zhào)射後所(suǒ)産生的(de)💔反應，隻(zhi)要其大(dà)小可以(yi)被測量(liang)，均可用(yòng)✏️來檢測(cè)紅外輻(fu)射的強(qiang)弱。紅外(wài)探測器(qi)的主要(yao)原理是(shì)光電🐆效(xiao)應☁️和紅(hóng)外熱效(xiao)應。這些(xiē)效應基(jī)本以電(diàn)♉信号形(xing)式輸出(chu)🔅，或者以(yǐ)其它方(fang)式轉✍️換(huàn)成電信(xin)号輸出(chū)。紅外光(guāng)電三極(jí)管是一(yi)種典型(xíng)的紅🈲外(wài)器件，它(ta)是一種(zhǒng)晶體管(guan)，是在光(guang)電二極(ji)管技術(shu)的基礎(chu)之上發(fa)展起🔱來(lái)的光電(diàn)♍器件，本(ben)身具有(yǒu)放大功(gong)能[3]。它有(you)三個電(dian)極。電極(ji)之間㊙️的(de)電阻會(huì)随着光(guāng)照大小(xiǎo)的變化(huà)🏃‍♂️而變化(huà)。如圖3所(suo)示，本裝(zhuāng)置選用(yòng)8個紅外(wai)光電三(san)極管作(zuò)爲♍光✔️電(dian)探測元(yuán)件，安裝(zhuang)在輔助(zhu)标準法(fa)蘭内側(cè)，探出法(fǎ)蘭管道(dao)内☂️壁1mm，輔(fǔ)助标準(zhun)法蘭可(ke)通過螺(luo)栓固🔴定(dìng)在被檢(jian)流量計(ji)法蘭上(shàng)，其可以(yi)靈敏地(di)探測到(dào)紅外光(guāng)源發出(chū)的紅外(wai)光線，并(bing)将光強(qiáng)轉換爲(wèi)電壓信(xin)🤞号由數(shù)據傳輸(shu)系統🌐輸(shu)出到液(yè)晶終端(duān)，以供檢(jiǎn)測人員(yuan)判斷管(guǎn)道同軸(zhóu)情況，若(ruo)8個探測(ce)器檢測(ce)電壓相(xiàng)同則可(kě)認爲🌂流(liu)量計與(yu)✨裝置在(zài)±1mm誤差範(fan)圍内實(shi)現了同(tong)軸連接(jie)。

1.3數據傳(chuan)輸及處(chu)理與圖(tú)像的解(jiě)析
　　根據(jù)紅外成(chéng)像的原(yuan)理，紅外(wai)攝像機(jī)拍攝的(de)圖像和(hé)普通的(de)彩色攝(shè)像機拍(pai)攝的圖(tu)像相比(bǐ)有一些(xiē)不同的(de)特點，比(bǐ)如：紅外(wai)圖像噪(zào)點比較(jiào)多，邊緣(yuan)不明顯(xiǎn)。爲了實(shi)現🔴後期(qi)準确的(de)識别，需(xu)要對圖(tu)像♊進行(hang)預處理(lǐ)。通過圖(tu)像的去(qù)噪技術(shù)，會減少(shǎo)噪點對(dui)圖像的(de)影響；通(tōng)過對比(bi)度增強(qiáng)技術，可(kě)以把運(yùn)動目标(biāo)和背景(jǐng)的區分(fen)度變大(dà)🏃🏻，提高實(shi)時檢測(cè)時的正(zheng)确率。圖(tu)4爲🌈

　　整(zheng)個同軸(zhou)度檢測(ce)系統工(gong)作流程(chéng)，圖5爲試(shi)驗裝置(zhì)液晶⛱️終(zhōng)🔅端顯示(shì)❄️，分别爲(wei)視頻終(zhong)端和紅(hong)外探測(cè)終端，顯(xian)示信息(xi)可直接(jie)反饋❄️給(gěi)檢⛷️測人(rén)員以便(bian)于操作(zuò)。

2試驗分(fen)析
　　試驗(yan)依據國(guó)家檢定(dìng)規程JJG1121-2015《 旋(xuan)進旋渦(wō)流量 計(jì)》[4]進行，選(xuǎn)用某儀(yi)表企業(yè)生産精(jīng)度等級(ji)爲1.5級，DN80口(kǒu)徑，型号(hào)🏃‍♀️爲🔞LUX-80的旋(xuan)進旋渦(wō)流量計(ji)，儀表編(biān)号爲1412190，流(liú)量範圍(wei)（18～200）m3/h，試驗如(rú)圖6所示(shi)。圖7爲👉輔(fǔ)助标準(zhun)法蘭内(nèi)側光電(dian)三極管(guan)編号分(fen)布。


　　由表(biǎo)2試驗數(shu)據可知(zhī)，當儀表(biǎo)按照表(biǎo)1情況對(dui)準同軸(zhóu)☁️情🏃‍♀️況⭐下(xia)✂️，依據🔴規(gui)程進行(háng)檢定，該(gai)儀表qt≤q≤qmax相(xiang)對示值(zhi)誤差1.18%，重(zhong)複👅性誤(wu)差0.07%，qmin≤q＜qt相對(duì)示💘值誤(wù)⚽差+2.09，重複(fú)性誤差(cha)0.14%，儀表系(xì)數爲10108.3（1/m3），精(jīng)度🏒等級(ji)符合1.5級(jí)。當儀表(biǎo)在🐇表2未(wei)實現對(duì)準同軸(zhou)，儀表軸(zhou)線🌍中心(xīn)高于标(biao)準裝置(zhì)軸線中(zhōng)心情況(kuang)下，該🎯流(liu)量計各(gè)點㊙️儀表(biao)系數已(yi)經發生(shēng)變化，尤(yóu)其在小(xiao)流🔅量點(diǎn)變化顯(xian)💃著，偏差(cha)達到+102.7（1/m3），儀(yi)表系數(shu)整體偏(pian)差✔️了-101.3（1/m3），依(yī)據規程(chéng)經檢定(dìng)，該儀表(biao)qmin≤q＜qt區間示(shì)值誤差(chà)超差，精(jing)度等🤞級(ji)不符合(hé)1.5級，檢定(ding)結果不(bú)合格[5]。


　　因(yīn)此可見(jian)計量部(bù)門檢定(dìng)人員在(zài)檢定時(shi)由于人(rén)爲未同(tóng)軸連接(jiē)流量計(ji)的失誤(wu)引入的(de)誤差足(zu)以産生(sheng)檢定誤(wù)判情況(kuang)⭕。
3結語
　　氣(qi)體流量(liang)計作爲(wèi)貿易計(ji)量的重(zhòng)要計量(liang)器具其(qi)使用💁已(yǐ)經越來(lái)越廣泛(fan)，目前廣(guǎng)泛應用(yong)于天然(ran)氣、蒸汽(qi)等貿易(yì)結算領(ling)域。與此(cǐ)同☁️時該(gai)流量計(ji)的量值(zhí)傳遞工(gong)作也💁愈(yu)加重要(yào)，其量值(zhi)溯源的(de)精度直(zhí)接關系(xì)到企業(yè)和百姓(xing)的切身(shen)經濟利(lì)益😍。氣體(ti)流量計(jì)與臨界(jiè)♌流文丘(qiu)裏噴📧嘴(zuǐ)法氣體(tǐ)流量标(biāo)準裝置(zhi)同軸連(lián)接方法(fa)，目标爲(wei)實現該(gāi)類流量(liang)計與标(biāo)準裝置(zhì)誤差在(zài)±1mm内的同(tóng)軸連接(jie)。經過試(shì)驗分析(xi)進一步(bù)證明了(le)氣體流(liú)量計與(yǔ)标準裝(zhuāng)置同軸(zhou)連接的(de)重要性(xìng)🔆。

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