電磁流量計(ji) 是一種基于(yu)電磁感應定(ding)律,根據導電(dian)流體通過外(wài)加磁場🍉時産(chǎn)生的電動勢(shì)來測量導電(diàn)流體流量的(de)一種新型流(liú)量🍉測量儀表(biao)。測量時不受(shòu)流體密度、粘(zhan)度、電導率變(biàn)化的影響,感(gǎn)應電壓信号(hào)與管道内的(de)平均流速呈(cheng)線性相關,測(ce)量精度高。正(zhèng)是由于這種(zhǒng)🚩穩定的計量(liang)特性,電磁流(liú)量計被廣泛(fan)⭐應用于制冷(lěng)⭐領域各種焓(hán)🐇差實驗室、熱(re)泵實驗室及(ji)水冷實驗室(shi)㊙️,用作流量監(jian)測的🐅儀表。重(zhòng)點闡述了電(dian)磁流量計在(zai)溴化锂制冷(lěng)機流量🐕測試(shì)中的應用及(ji)運行效果;文(wen)獻[7]提出利用(yong)電磁流量🌐計(ji)等高精度設(she)備,采用焓差(cha)🆚法設計遠程(chéng)監控🔆移動式(shi)制冷設備性(xing)能檢測儀，解(jie)決使用現場(chǎng)🌈對制冷空調(diao)機組性能校(xiao)驗困難的問(wen)題;則🥰利用電(dian)磁流量計等(děng)🈲設備設計出(chu)一種以STM32F401RE爲控(kòng)㊙️制核心的🙇🏻能(neng)耗監測系統(tǒng)用以評估水(shuǐ)源熱泵系統(tǒng)的節能狀況(kuàng)。
　　然而,流量作(zuo)爲制冷空調(diao)系統冷熱量(liàng)計量的重要(yào)測定參數,其(qí)檢測相比于(yu)溫度、壓力等(deng)參數要複雜(za)得多。其主要(yao)原因在于流(liu)量計在工作(zuo)時，溫度、壓力(lì)、流速分🙇🏻布、空(kōng)管幹擾、流體(ti)電導🔴率、流體(tǐ)相态以及磁(cí)場邊緣效應(yīng)等諸多因素(su)均會🍓對測量(liàng)結✔️果産生偏(piān)差。因此，測量(liàng)結果是否準(zhǔn)确可靠,可信(xin)程度如何,是(shi)實驗室每位(wei)㊙️試💰驗人員都(dōu)關心的問題(tí)。測量不确定(dìng)度是說明測(ce)量結果的不(bu)可确定程度(du)和可信程度(du)的參數'。目前(qián)大多電🚶磁流(liú)量計在計量(liàng)特性方面也(yě)僅标明儀表(biao)的最大允許(xǔ)誤差或其準(zhǔn)确度等級,而(er)未對流量計(ji)測量🛀🏻結果的(de)不确定度作(zuo)出相應的說(shuo)明，而流量測(cè)量結果的表(biǎo)述必須在表(biǎo)明被測量值(zhí)的同時賦予(yu)該值相關的(de)❗測量不🐪确定(dìng)度,才是完整(zheng)并且有意義(yi)的。
　　鑒于流量(liang)監測在空調(diao)制冷系統中(zhong)的重要性，以(yǐ)JJG1033-2007《電磁⭕流量🔞計(ji)檢定規程》和(hé)JJF1059-2012《測量不确定(ding)度評定與表(biǎo)示》作爲技術(shù)支撐[16],對電磁(cí)流量計用水(shui)流量标準裝(zhuang)置📱進行校準(zhǔn),建立🔞數學模(mo)型,詳細闡述(shu)電🌐磁流量計(jì)示值誤差的(de)不确定度評(ping)定方法,具體(tǐ)分析各個分(fen)量🔱引人的标(biao)準不确定度(du),并🤟揭示各分(fèn)量在合成标(biao)準🌈不确定度(dù)中所占的比(bi)重。評定結果(guǒ)可供參考或(huo)符合測量條(tiáo)件的予以直(zhi)接應用。
1概述(shu)
1.1測量依據.
　　依(yi)據JJG1033-2007《電磁流量(liàng)計檢定規程(chéng)》。
1.2測量标準
　　測(ce)量标準及主(zhǔ)要配套設備(bèi)爲經相應法(fa)定計量檢定(dìng)機構檢定的(de)DN(65~100)mm水流量标準(zhǔn)裝置，不确定(dìng)度爲Urel=0.11%(k=2)。
1.3測量過(guò)程與方法.
　　在(zài)環境溫度20℃,相(xiàng)對濕度65%,外界(jiè)磁場、機械振(zhèn)動和噪聲⛱️對(dui)流量計的✏️影(ying)響忽略不計(jì)的條件下對(duì)DN80,最大流量qmax爲(wei)100m3/h,精度等級爲(wèi)💯0.5級的電磁流(liú)量計進行測(cè)量。計算電磁(cí)流量計測量(liang)結果的相對(duì)示值誤差，并(bìng)評定測量結(jie)果的不确定(dìng)度。
2數學模型(xíng)
2.1單次測量時(shí)的相對示值(zhí)誤差
　　電磁流(liú)量計各流量(liàng)點單次測量(liang)時的相對示(shì)值誤🔆差(即第(di)🌍i個檢定點第(di)j次檢定的相(xiang)對示值誤差(cha)Eij,簡記爲E)爲:
 
　　式(shì)(1)中:E爲單次測(ce)量時被檢流(liú)量計的相對(dui)示值誤差🏃🏻‍♂️(%);Q爲(wèi)單次測量🔴時(shi)被檢流量計(ji)顯示的流量(liàng)值(m3);Qs爲單次⛹🏻‍♀️測(cè)量時标㊙️準器(qì)換算💞到流量(liàng)計處狀态的(de)累積流量值(zhi)(m3)。
2.2單次測量時(shí)标準器換算(suàn)到流量計處(chu)狀态的累積(ji)👅流量值Q。
 
　　式(2)、式(shì)(3)中:V,爲單次測(cè)量時标準器(qi)測得的液.體(ti)實際體積(m3);β爲(wei)測✌️量🐪用液體(ti)在測量狀态(tài)下的體積膨(péng)脹系數(℃-1);0,0m分别(bie)爲單次測量(liang)時标準器和(he)流量計處的(de)液體溫✉️度(℃);K爲(wèi)測⁉️量用液🔴體(tǐ)在測量狀态(tai)下的壓縮系(xì)數(Pa-1);p。,pm分别♌爲單(dān)次測量時标(biāo)準器和流量(liang)計處的液體(tǐ)壓力(Pa)。
2.3靈敏系(xì)數與不确定(ding)傳播律
　　當被(bei)測量的測量(liàng)模型爲線性(xing)函數y=ƒ(x1，X2,...Xn),在Xi=xi時,靈(ling)敏系數⛹🏻‍♀️ci通常(cháng)是對😍測量函(han)數ƒ在Xi=xi處取--階(jiē)偏導數得到(dao)，即:
 
　　靈敏系數(shu)是一個有單(dan)位和符号的(de)量值，它表明(ming)了被測量估(gu)計值的不确(que)定度uc(y)受輸人(rén)量xi的不确定(ding)度📐u(xi)影響的敏(mǐn)感程度。當全(quan)部輸人量是(shì)彼此獨立或(huò)互不相關🏃🏻‍♂️時(shi),被測🙇‍♀️量的估(gū)計值y的合成(cheng)标準不确定(ding)度uc(y)爲:
 
式(5)中:分(fèn)量ui(y)=ciu(xi)。
3示值誤差(chà)測量結果的(de)不确定度分(fèn)析
3.1數學模型(xing)與靈敏系數(shù)
數學模型見(jian)式(1)
靈敏系數(shu)
 
3.2輸人量的标(biāo)準不确定度(du)分析
　　由數學(xue)模型可知，測(ce)量結果相對(duì)示值誤差E的(de)标準不确💰定(ding)度的主要來(lái)源于:
1)被檢流(liú)量計顯示的(de)累積流量值(zhi)Q引人的标準(zhun)不确定度分(fen)🚶‍♀️量;
2)标準器換(huàn)算到流量計(jì)處狀态的累(lei)積流量值Q.引(yin)入⭕的标準❄️不(bu)确定度分量(liàng)。
3.3合成标準不(bú)确定度分析(xi)
　　由于Q≈Q。,則示值(zhi)誤差的合成(cheng)标準不确定(dìng)度爲:
 
　　該次試(shì)驗被檢對象(xiang)爲0.5級最大流(liú)量qmax爲100m3/h的電磁(ci)流量計📞,其測(ce)量數據如表(biǎo)1所示下面以(yi)測量點10%qmmax=10m3/h爲例(lì),分别分析相(xiang)對标準不确(què)☁️定度urel(Q)和tUrel(Qs)。
 
3.4相對(dui)标準不确定(ding)度urel(Q)的分析
　　單(dān)次測量時被(bei)檢流量計顯(xian)示的累積流(liú)量值Q引人的(de)标準不确🈚定(ding)度分量urel(Q)主要(yào)來源于被檢(jiǎn)電磁流量計(ji)的⁉️測量🛀🏻重複(fu)性,用A類方法(fǎ)評定。根據JJG1033-2007《電(dian)磁流量計🏃‍♂️檢(jiǎn)定規程》流量(liang)計的重複性(xìng)規定:當每個(ge)流量點重複(fú)檢定n次⭕時,使(shi)用相🐆對示值(zhi)誤差的流量(liang)計的重複性(xìng)爲:
 
　　式(9)中:(Er)i爲被(bèi)檢流量計第(di)i檢定點的重(zhong)複性;Ei爲被檢(jian)流量計🌈第i檢(jian)定🈲點的相對(dui)示值誤差
 
　　所(suo)以該電磁流(liú)量計在10m3/h處的(de)重複性按式(shi)(9)計算得(Er)1爲0.025%,由(yóu)于🈲在此測量(liàng)點下實際重(zhòng)複測量了3次(cì),所以由被檢(jian)電磁流量計(ji)的測量重複(fú)性引入的标(biāo)準不确定度(du)分量爲:
 
3.5相對(duì)标準不确定(dìng)度Urel;(Qs)的分析
3.5.1數(shu)學模型與靈(ling)敏系數
 
3.5.2輸人(rén)量的标準不(bu)确定度分析(xi)
　　标準器換算(suan)到流量計處(chu)狀态的累積(ji)流量值Qs引人(ren)❌的标準☀️不确(què)💜定度分量主(zhu)要來源于:
1)水(shui)流量标準裝(zhuang)置引人的标(biāo)準不确定度(du)分量u1(Qs)
　　标準裝(zhuang)置由上一級(jí)法定計量技(ji)術機構檢定(dìng)，查閱證🏃‍♂️書可(ke)知🍓,水流量标(biāo)準裝置的相(xiàng)對不确定度(dù)爲Urel=0.11%(k=2),則:urel(Vs)=0.055%,Vs在10m3/h處的(de)測得值🚶約爲(wèi)🈲122.363m3(取10m3/h處标準容(rong)積的平均值(zhi))，則:
 
2)檢測用介(jie)質的體積膨(péng)脹系數β引人(ren)的标準不确(que)定度分量u2(Qs)
　　檢(jian)測介質爲循(xún)環水，測量時(shi)測得标準器(qì)和流量計處(chù)🌍的水溫分别(bie)爲20℃和20.5℃。查閱相(xiàng)關資料得知(zhī)水在20℃時β=2.08×10-4℃-1且🌈變(bian)化量爲±8×10-6°C-1。假設(she)爲均勻分布(bù),則:
 
3)标準器和(he)流量計處的(de)液體溫度θs,θm引(yin)人的标準不(bú)确定度✔️分量(liàng)u3(Qs)、u4(Qs)
　　水溫測量所(suo)用的鉑熱電(dian)阻其誤差限(xiàn)均爲±0.1℃,假設滿(mǎn)🛀足均勻分布(bù),則:
 
4.6合成标準(zhun)不确定度
　　爲(wèi)了便于分析(xī),将以上各輸(shu)人量的标準(zhǔn)不确定度分(fèn)量列表彙總(zong),如表2所示。當(dang)全部輸入量(liang)彼此獨立🌈或(huò)互不相關時(shi),被測🐆量的❌相(xiang)對示值誤差(cha)E的合成标準(zhǔn)不确定度爲(wei):
 
　　所以該電磁(ci)流量計在校(xiao)準點10m3/h處示值(zhi)誤差的不确(què)定度爲:
Ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測量(liang)結果及不确(que)定度報告
　　根(gēn)據表2中的數(shu)據,由不确定(ding)度傳播率公(gong)式U2c=Σu2i,分析各标(biao)準不确👅定度(du)分量方差u2i對(dui)合成标準方(fang)差U2c的影響程(cheng)度🔞,得到測量(liang)重複性、标㊙️.準(zhun)裝置及溫度(dù)、壓力和膨🐉脹(zhàng)系數等其他(ta)因素引人的(de)分🆚量在最終(zhōng)評定結果中(zhong)的占比✨分别(bié)爲6.1%、93.8%、0.1%。同理,根據(jù)校準原始記(jì)錄對其餘💜各(gè)流量校準👄點(diǎn)引人的不确(que)定度urel(Q)和urel(Qs)進.行(hang)分析,得到🈚電(dian)磁流量計的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測量結果如(rú)表3所示。
 
5結束(shu)語
　　測量不确(què)定度是一個(gè)定量說明給(gei)出測量結果(guo)的不可确定(dìng)程⛹🏻‍♀️度和可信(xìn)程度的參數(shu),表征了測量(liàng)結🤩果的分散(san)🛀🏻區間。通過對(dui)電磁流量計(ji)測量結果不(bu).确定度的評(píng)定并結合圖(tu)1、表2和表3的數(shu)據分析,可以(yi)得💃出下列結(jie)論:
1)随着校準(zhǔn)流量點的不(bú)同,各輸人量(liang)标準不确定(ding)度分量是一(yi)個關于Qs的線(xian)性函數,但相(xiàng)對不确定度(dù)基本保持一(yī)緻。這也就是(shi)爲什麽在流(liú)量計量中常(chang)用💁相對不⚽确(que)定度🧡表示的(de)🏒原因所在。
2)被(bei)測量示值誤(wu)差的合成标(biāo)準不确定度(du)爲0.06%,而測量重(zhong)複🤩性和标準(zhǔn)裝置引人的(de)标準不确定(dìng)度分量分别(bié)爲0.014%和0.055%。由不确(que)定度傳播率(lǜ)可知，測量重(zhong)複性和标準(zhǔn)裝置是測量(liàng)結果不确定(ding)度引人的🐇主(zhu)要分量,兩者(zhe)在最終的不(bú)确定度評定(dìng)中占比可達(dá)到99.9%;而溫度、壓(ya)力、膨脹系數(shù)等其他因素(su)對最終評✂️定(dìng)結果的影響(xiǎng)僅爲0.1%。跟前者(zhě)👄相比，兩者相(xiang)差不止一個(ge)數量級,前者(zhě)在最終的評(ping)定結果中占(zhan)着更爲較大(dà)的比重。因此(cǐ)🌈在實際應用(yòng)中可以忽略(luè)其對測量結(jié)🙇‍♀️果的影響💰。
3)水(shui)流量标準裝(zhuāng)置作爲計量(liàng)标準,其不确(què)定度的高♋低(di)能直接反👄映(yìng)流量計的測(cè)量誤差,進一(yi)步驗證了計(jì)量标準㊙️在量(liàng)💘值傳遞與量(liàng)值溯源中起(qǐ)到的重要作(zuo)用。同時，爲保(bǎo)證流量計在(zài)空調系統中(zhong)傳遞量值❗的(de)準确統一,應(yīng)當做好流量(liàng)儀🚶表的質量(liàng)控制,按周期(qi)計劃定期檢(jian)定或校準🔆。
4)相(xiang)比于單純的(de)用測量誤差(chà)來表述測量(liang)結果,測量💜不(bú)确🍓定度實用(yòng)性更強,表述(shù)更加科學合(hé)理,更能客觀(guan)地❄️評價測量(liang)💘結果的質量(liàng)和反映測量(liang).過程中各因(yīn)素對測量結(jié)果的影響。加(jia)強測量不确(que)定度理論的(de)應用,在質量(liàng)控制具有重(zhong)要意義。

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