【摘要(yào)】浮子流量(liàng)計 是一種(zhong)常用的可(kě)變截面式(shi)壓差流量(liàng)計量裝置(zhi)，結構簡❌單(dan)、成🎯本低、工(gong)作可靠性(xìng)高，可測量(liang)流量小和(hé)節♊流壓力(li)損失小的(de)特點，因此(ci)，在石油、煤(méi)炭、冶金、輕(qīng)化工業、食(shi)品衛生等(deng)工業領域(yù)中😍廣泛應(yīng)用。本文介(jie)紹了浮子(zǐ)流量計的(de)應用，以及(jí)示值誤差(cha)的測量不(bú)确定度。測(ce)量不💋确定(dìng)度是一種(zhong)對測量結(jié)果可信程(cheng)度的表示(shì)方式，文章(zhāng)後半部分(fen)講述了鍾(zhōng)罩式氣體(ti)流量标準(zhǔn)裝置檢定(ding)😘浮子流量(liang)計時，其測(cè)得值的示(shì)值誤差不(bú)确定度評(ping)定方法。依(yi)據檢定規(gui)程氣體流(liu)量中，用容(róng)積法測量(liàng)浮子🏃🏻‍♂️流量(liàng)計的實際(jì)流量，用其(qí)示值誤差(cha)的換算公(gōng)🌈式建立🔞測(cè)量模型，分(fen)别計算相(xiang)關🐪關系的(de)輸入量的(de)不确定♈度(du)分量，得到(dao)合理的評(píng)定結果🏒。
引(yǐn)言
　　浮子流(liú)量汁（又稱(cheng)轉子流量(liàng)計）是一種(zhong)傳統的可(ke)變面積式(shi)☎️流量測量(liang)裝置，當流(liú)量發生改(gǎi)變，浮子在(zài)垂直錐形(xíng)管内上下(xià)移動時，錐(zhui)管和浮子(zǐ)之間形成(chéng)的環行流(liu)通面積發(fā)生改🈲變，以(yǐ)此👨‍❤️‍👨原理實(shí)現對流量(liang)測量的體(tǐ)積式流量(liang)儀表。它具(jù)有機械結(jie)構簡單、加(jiā)工方便、工(gong)作穩定、可(ke)靠性高及(ji)壓力損失(shi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼小等優點(dian)，尤其可以(yi)測量低雷(lei)諾數小流(liu)量介質的(de)特點，因✉️此(cǐ)在✔️液體、氣(qì)體的流量(liàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測量和自(zì)動控制系(xì)統中被廣(guang)泛應用。
　　浮(fu)子流量計(jì)按其結構(gou)形式可以(yi)分爲兩大(da)類：玻璃管(guǎn)浮子♻️流量(liàng)計，金屬管(guǎn)浮子流量(liang)計。
　　玻璃管(guan)浮子流量(liang)計是實驗(yàn)室和工業(ye)上最常用(yong)的一🎯種流(liú)量計。其特(tè)點在于結(jie)構簡單、直(zhi)觀、壓力損(sun)失小、維修(xiu)方便。玻璃(li)管浮子🈲流(liú)量計适用(yong)于測量管(guǎn)道直徑小(xiǎo)💋于100mm的小🌈流(liú)量，使用該(gāi)流量計必(bi)須安裝在(zai)垂直方向(xiang)的管道上(shang)，流體介質(zhi)自下而上(shàng)通過。 玻璃(li)管浮子流(liu)量計 的主(zhǔ)要測量元(yuan)件是一根(gen)垂直安裝(zhuāng)且上面大(da)、下面小💃的(de)錐形玻璃(lí)管，和一個(ge)在内部可(kě)以上下移(yí)動的浮子(zi)。當流體自(zi)下而上經(jīng)過錐形玻(bō)璃管時，浮(fú)子的🏃🏻‍♂️上下(xia)端㊙️之間産(chan)生壓差，浮(fu)子在此差(cha)壓作用下(xia)上升。當浮(fú)子所受差(chà)壓力、所受(shou)浮力及粘(zhan)性升🐪力與(yu)浮子的重(zhong)力合力爲(wèi)零時，浮子(zǐ)處于平衡(heng)位置。因此(cǐ)，流經玻璃(li)管浮子流(liu)㊙️量計的流(liú)體流量與(yu)浮子上升(sheng)高度，即與(yu)流量計的(de)流通面積(jī)之間存在(zai)着一定的(de)比例關系(xi)，浮子的位(wei)置高度所(suo)在的刻度(du)可作爲流(liú)量計示值(zhí)。
　　金屬管浮(fu)子流量計(ji) 特點在于(yú)結構簡單(dan)、工作可靠(kao)、精度高、适(shì)用範圍廣(guang)🐇。與玻璃管(guǎn)浮子流量(liàng)計相比較(jiào)，能耐較高(gao)的壓力。該(gai)流量計具(ju)💜有就地指(zhǐ)示、電👨‍❤️‍👨遠傳(chuán)、限位開關(guān)報警、耐腐(fǔ)蝕、夾套型(xíng)、阻尼型和(hé)防爆型等(děng)多設計品(pǐn)種。廣泛應(yīng)用于國防(fáng)🛀🏻、化工、石油(yóu)、冶金、電力(lì)、環保、醫藥(yào)和輕工等(deng)🍓行業的液(yè)體、氣體流(liu)量的測量(liàng)與自動控(kòng)制。金屬管(guǎn)浮子流量(liàng)計主要由(yóu)三大基本(ben)部分組成(chéng)：測量管體(tǐ)、錐形浮子(zi)、指示器。浮(fu)子的位移(yi)量與流量(liàng)的大小成(chéng)比例，通過(guò)磁耦合系(xi)統，以不接(jie)觸方式，将(jiang)浮子位移(yi)量傳給指(zhǐ)示器指示(shì)出流量的(de)大小；也可(ke)裝配不同(tong)❗的轉換器(qi)，将流量值(zhí)轉換成标(biāo)準電遠傳(chuan)信号，實現(xian)遠距離顯(xiǎn)示、記錄、積(ji)算和控制(zhì)等功能。
　　金(jin)屬管浮子(zǐ)流量計用(yong)于氣體測(cè)量時，制造(zao)商需要以(yǐ)标準狀态(tài)（20℃、101.325Pa）下的幹空(kōng)氣作爲氣(qì)體标尺分(fèn)度。如果金(jīn)屬管浮子(zǐ)流量計在(zài)特😘殊壓力(lì)下的校準(zhun)時，氣體在(zai)流量計的(de)出口直接(jie)排放到大(dà)氣，将會在(zài)浮子處産(chan)生較大的(de)壓力損失(shī)，引起數據(ju)缺乏真實(shi)。因此在這(zhe)樣的工況(kuang)條件下，應(ying)當⭐在流量(liàng)計的出口(kǒu)安裝一個(gè)閥門，以便(bian)對所需流(liú)量值進🔅行(háng)設定；當浮(fú)子上方維(wéi)持标校壓(ya)力時，氣體(tǐ)将在閥門(mén)處膨脹。測(cè)量時還應(yīng)保證管道(dao)壓力不⛱️小(xiao)于5倍儀表(biao)壓力損失(shī)，以确保浮(fú)子工作穩(wen)定，因此，一(yī)般測量氣(qì)體的儀表(biǎo)配有氣🔱體(ti)阻尼器，以(yǐ)最大限度(du)減🔱小浮子(zi)震蕩。
　　下面(mian)介紹用鍾(zhōng)罩式氣體(tǐ)流量标準(zhǔn)裝置對浮(fu)子流量計(ji)開展檢💯定(dìng)時，從被檢(jian)計量器具(jù)重複性、标(biao)準器引入(rù)的不确定(dìng)度分🔆量、氣(qì)體流量溫(wēn)度及壓力(li)補償方面(miàn)的考慮，對(duì)被檢浮子(zi)流量計進(jìn)行不确定(ding)度分析。
1概(gai)述
1.1檢定依(yī)據
　　JJG257-2007《浮子流(liú)量計檢定(ding)規程》
1.2環境(jing)條件
　　檢定(ding)溫度爲（5~35）℃，相(xiang)對濕度爲(wèi)（45~75）%，大氣壓力(li)爲（86~106）kPa。
1.3計量标(biao)準
　　鍾罩式(shi)氣體流量(liàng)标準裝置(zhi)（以下簡稱(chēng)鍾罩），精度(dù)等級爲💘0.2級(ji)。
1.4被檢對象(xiàng)
　　氣體浮子(zǐ)流量計（以(yǐ)下簡稱流(liú)量計），最大(da)流量爲25L/min,精(jing)度等級爲(wèi)2.5級，刻度溫(wēn)度：20℃，刻度壓(ya)力：101.32kPa，介質：空(kong)氣。
1.5檢定方(fāng)法
　　鍾罩排(pái)出氣體流(liu)入流量計(ji)，測量排出(chū)鍾罩的氣(qi)體體積和(hé)同步累計(ji)時間，以及(ji)鍾罩内和(hé)流量處的(de)氣體壓力(li)和♻️溫度，計(ji)算出流量(liàng)計在刻度(du)狀态下的(de)實際流量(liàng)。當檢定用(yòng)介質密度(du)與✨刻度介(jiè)質密度不(bu)同時，實際(jì)流量應進(jìn)行🚩修正。計(jì)算流量計(ji)的刻度流(liú)量😍與流量(liang)計在刻度(du)狀态下的(de)實際流量(liàng)之差，即可(kě)得到該浮(fú)子流🔞量計(jì)的示值誤(wù)差。
2數學模(mó)型

式中：δ——流(liú)量計的示(shì)值誤差(L/min)；qVS——流(liu)量計的刻(kè)度流量(L/min)；pN、ps、pm——分(fèn)别爲❤️刻度(du)🈲狀态、鍾罩(zhào)内和流量(liàng)計前的氣(qì)體絕對壓(ya)力；TN、Ts、Tm——分别爲(wèi)刻😍度狀☔态(tai)、鍾罩内🤟和(hé)流量計前(qián)的氣體熱(rè)力學溫度(dù)。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入量的(de)标準不确(que)定度評定(dìng)
3.1輸入量qVS的(de)标準不确(que)定度u(qVS)評定(dìng)
　　輸入量qVS的(de)不确定度(du)主要來源(yuan)于流量計(jì)的測量重(zhong)📱複性，可通(tōng)過連續測(ce)量得到測(cè)量列，采用(yòng)A類方法進(jìn)🍉行評定。對(duì)流量計在(zài)刻度6L/min流量(liang)下連續測(cè)量6次，得到(dao)示值分别(bie)爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按極差(cha)法😍計算單(dān)次測量實(shi)驗标準差(cha)

1. 輸入量V的(de)标準不确(que)定度u(V)的評(píng)定

　　輸入量(liang)V的不确定(dìng)度主要來(lai)源于鍾罩(zhao)式氣體流(liú)量标準裝(zhuang)置的不确(que)定度，采用(yòng)B類方法進(jin)行評定。0.5級(ji)鍾罩流✨量(liang)測量不确(què)定度爲♊Urel=0.5%，包(bāo)含因子k=2，當(dang)标準容積(ji)爲50L時，則标(biāo)準不确㊙️定(dìng)度爲

3.3輸入(ru)量ps的标準(zhun)不确定度(dù)u(ps)的評定
　　輸(shu)入量ps的不(bú)确定度是(shì)由傾斜式(shi)微壓計和(he)空盒氣壓(yā)表的示🈲值(zhi)誤差引起(qi)的不确定(dìng)度u(ps1)，由鍾罩(zhao)的壓力波(bō)動☔引起的(de)不确定度(du)u(ps2)，采✂️用B類方(fang)法進行評(píng)定。
　　1.0級傾斜(xié)式微壓計(ji)的最大允(yun)許誤差爲(wèi)±1.0%，當鍾罩内(nèi)壓力爲2000Pa時(shi)，最大示值(zhí)誤差爲±20Pa，空(kong)盒氣壓表(biao)的最大允(yun)許誤差爲(wei)±200Pa，估計兩者(zhe)均服從均(jun)勻分布，所(suo)以傾斜式(shi)微壓計和(hé)空盒氣壓(yā)表的示值(zhi)誤差之和(he)應在±220Pa範圍(wei)内♉服從三(sān)角分布，包(bāo)含因子k=/6，則(ze)标🔴準不确(que)定度爲

3.4輸(shu)入量Ts的标(biao)準不确定(ding)度u(Ts)的評定(ding)
　　輸入量Ts的(de)不确定度(du)是由溫度(du)計的示值(zhí)誤差引起(qi)的不确定(ding)度u(Ts1)，檢定過(guò)程中鍾罩(zhao)内的氣體(ti)溫度波動(dòng)引起的不(bu)确定度u(Ts2)，采(cai)用B類方法(fa)進行評定(ding)。
　　分度值爲(wei)0.2℃的工作用(yòng)玻璃液體(tǐ)溫度計的(de)最大允許(xǔ)👄誤差爲±0.3℃，即(jí)爲±0.3K，估計服(fú)從均勻分(fèn)布，包含因(yīn)子k=/3，所以，标(biāo)📐準不确定(ding)度爲

　　鍾罩(zhao)溫度差控(kong)制不大于(yú)0.5℃，區間半寬(kuān)爲0.25K，估計服(fú)從均🔞勻分(fen)布，包✍️含因(yin)子k=/3，所以，标(biāo)準不确定(dìng)度爲


3.5輸入(rù)量pm的标準(zhǔn)不确定度(du)u(pm)的評定
　　輸(shū)入量pm的不(bu)确定度是(shì)由傾斜式(shì)微壓計、空(kōng)盒氣壓表(biǎo)的示值誤(wù)🌈差和鍾罩(zhào)的壓力波(bo)動引起的(de)，該項評定(ding)同3.3，所以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸(shu)入量Tm的标(biāo)準不确定(dìng)度u(Tm)的評定(dìng)
　　輸入量Ts的(de)不确定度(dù)是由溫度(dù)計的示值(zhí)誤差和檢(jian)⁉️定過程溫(wēn)度波動引(yǐn)起的，該項(xiang)評定同3.4，所(suo)以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸入量(liàng)t的标準不(bú)确定度u(t)的(de)評定
　　輸入(ru)量t的不确(què)定度是由(you)電子秒表(biǎo)的示值誤(wù)差引🧑🏽‍🤝‍🧑🏻起的(de)🔞，電子秒❄️表(biao)的最大允(yǔn)許誤差爲(wei)±0.5s/d，估計服從(cóng)均勻分布(bu)，包含因子(zǐ)k=/3，則标準不(bú)确定度爲(wèi)

c4=0.088L/(min·K)，c5=1.24×10-4L(min·Pa)，c6=-0.043L/(min·K)，c7=12.7L/(min·min)。
4.2标準不确(que)定度一覽(lan)表
見表1。
4.3合(he)成标準不(bú)确定度的(de)計算
　　輸入(ru)量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼此獨(dú)立，所以合(hé)成标準不(bu)确定度可(kě)按下式計(ji)算得：

5擴展(zhǎn)不确定度(du)的評定
取(qu)包含因子(zǐ)
k=2，擴展不确(que)定度爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相(xiàng)對擴展不(bu)确定度爲(wèi)

6測量不确(que)定度的報(bao)告與表示(shi)
　　氣體浮子(zǐ)流量計在(zài)流量計刻(ke)度爲6L/min，相對(duì)擴展不确(que)定度爲
Urel=0.5%　k=2
7結(jié)束語
　　以上(shàng)對被檢浮(fu)子流量計(jì)測量結果(guo)的不确定(ding)度來源進(jìn)行了較爲(wei)深入的分(fen)析，可以作(zuo)爲以後浮(fu)子流量計(ji)🔞檢定校準(zhǔn)工作的參(cān)✂️考。

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