摘要(yao)： 氣體流量(liang)計 作爲貿(mao)易計量的(de)重要計量(liang)器具其使(shǐ)用已經越(yuè)來越💜廣泛(fan)，與此同時(shí)該流量儀(yi)表的量值(zhi)傳遞工作(zuo)具有愈加(jia)重要的意(yi)義🚶。氣體流(liú)量儀表與(yu)臨界流文(wen)丘裏噴嘴(zuǐ)✊法氣體流(liu)量标準裝(zhuāng)置同軸連(lian)接方法，搭(dā)建了試驗(yan)裝置，可實(shi)現該類儀(yí)表與标準(zhǔn)裝置誤差(cha)在±1mm内的同(tong)軸連接，可(kě)以更好地(di)完成氣體(ti)流量儀表(biǎo)的🤟量值傳(chuan)遞工作。
　　近(jin)年來，伴随(sui)着經濟的(de)發展，我國(guó)能源的需(xū)求愈加強(qiáng)烈，随之而(er)來的能源(yuán)危機的挑(tiāo)戰使能源(yuán)計量的準(zhǔn)确❌率問題(tí)日益顯著(zhe)，氣體流量(liàng)計廣泛應(ying)用于天然(rán)氣、蒸汽等(deng)領域的貿(mào)易結算中(zhong)，均屬于我(wǒ)國計量法(fǎ)規定的強(qiang)制檢定範(fàn)圍，因此氣(qi)體流量計(ji)也越來越(yuè)受到計量(liàng)部門的重(zhong)視，如何實(shí)現該類儀(yí)表更準确(que)的量值傳(chuan)遞成爲計(jì)量部門📱面(mian)對的新問(wèn)題。
　　目前，國(guó)内的氣體(ti)流量标定(dìng)裝置主要(yào)有鍾罩式(shi)氣體🔞流量(liàng)标準裝置(zhi)、PVTt式氣體流(liú)量标準裝(zhuang)置、以精度(dù) 容積式流(liu)量計 爲标(biāo)準表法氣(qì)體流量标(biao)準裝置和(he)臨界流文(wén)丘裏😍噴嘴(zuǐ)法氣💋體流(liú)量标準裝(zhuāng)置等。其中(zhong)，鍾罩式氣(qi)體流量标(biāo)🔴準裝㊙️置、PVTt式(shì)🏃氣體流量(liang)标準裝置(zhì)結構較爲(wèi)複雜，且價(jia)格昂貴；而(ér)容積式流(liu)量計需要(yào)進口、價格(gé)昂貴、且精(jīng)度易發生(sheng)變化，不易(yi)日後維護(hù)[1]。臨界流文(wen)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體流(liu)量标準裝(zhuāng)置是以音(yin)速噴嘴作(zuo)爲标♍準表(biǎo)，其結構簡(jian)單可靠，無(wú)可動部件(jian)，能夠準确(què)🔅地調節和(he)控制流量(liàng)，是目前我(wo)國省市級(ji)計量單位(wèi)普遍采用(yong)的氣體流(liu)量标♈準裝(zhuāng)置。
　　上世紀(ji)60年代末，英(ying)國國家工(gōng)程試驗室(shì)、法國煤氣(qì)公司、英國(guo)煤氣公司(sī)工程研究(jiu)所、美國國(guó)家标準局(jú)、Colorado工程研究(jiu)所、日本國(guo)家計量研(yán)究所就将(jiāng)臨界流文(wen)丘裏噴嘴(zuǐ)用于高壓(ya)大流😄量測(cè)試。從上世(shì)🚩紀80年代開(kai)始，國内許(xu)多科研院(yuan)所開展了(le)針對噴嘴(zuǐ)裝置相關(guan)研究，事實(shí)證明臨界(jiè)流文丘🌂裏(li)噴嘴法氣(qi)體流量标(biāo)準裝置是(shì)一種👈簡單(dan)可靠、精度(dù)高、擴展不(bu)确定度較(jiao)小的裝置(zhì)，現已被ISO采(cai)納爲國際(ji)标準ISO9300[2]。
　　在計(ji)量部門檢(jian)定過程中(zhōng)，目前尚無(wú)一種确定(ding)被檢流量(liang)計 與标準(zhǔn)裝置同軸(zhóu)連接的方(fāng)法，普遍依(yī)靠人眼觀(guān)測⛷️以🏃及經(jing)驗實現流(liú)量計與标(biao)準裝置的(de)連接，這一(yi)方面增加(jiā)了檢定人(rén)員的工作(zuo)量以及工(gōng)作難度，另(ling)一面如若(ruo)流量計不(bu)能準确同(tong)軸連接在(zai)⭕管道上，将(jiang)會引起流(liu)經流量計(ji)内氣體的(de)洩露，其次(ci)還⛱️會影響(xiǎng)流📐量計内(nei)部氣體旋(xuán)渦的産生(sheng)，進而影響(xiǎng)🔞檢測的精(jīng)度，這無疑(yi)給檢定工(gōng)作帶來了(le)額外的不(bú)必要的誤(wù)差✊。爲了實(shi)現檢定的(de)精度，更準(zhun)确地完💃成(chéng)國家能源(yuán)計💞量工作(zuò)的量值傳(chuán)遞，維護用(yong)戶的經濟(jì)利益，需要(yào)研究被檢(jiǎn)流量計與(yǔ)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體标(biao)準💋裝置同(tóng)軸連接的(de)方法，制定(ding)可行方案(àn)，提☔高檢定(ding)的✔️精度，并(bìng)提高檢定(dìng)過程的自(zi)動化程度(dù)和檢定效(xiao)率❄️。
1方法原(yuán)理以及試(shì)驗系統的(de)搭建
　　被檢(jiǎn)流量計與(yǔ)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zui)法氣體标(biāo)準裝置同(tong)👌軸連接的(de)方法，基于(yu)該方法的(de)試驗裝置(zhi)由視💋頻采(cǎi)集模塊、紅(hong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼外探測模(mó)🏃🏻塊、視頻顯(xiǎn)示模塊和(he)信息處理(li)系🍓統組成(chéng)，如圖1所示(shi)。

　　該系統(tǒng)中，信息處(chù)理系統是(shì)一個嵌入(rù)式系統的(de)最小系統(tǒng)，主🔞要由嵌(qiàn)入式處理(lǐ)器、電源子(zi)系統、SDRAM子系(xi)統、Flash子系統(tǒng)、複☁️位系🌏統(tong)以及串口(kǒu)和JTAG調試接(jiē)口等部分(fen)組成。視頻(pín)采集模塊(kuài)，包括🏃🏻‍♂️視頻(pín)解碼芯片(piàn)和視頻采(cǎi)集攝像頭(tóu)兩部分，攝(she)像頭負責(ze)視頻信息(xi)的采集，視(shì)頻♊解碼芯(xin)片把🥰攝像(xiàng)頭采集到(dao)的視頻信(xin)号編碼後(hòu)送🏃‍♂️給信息(xi)處理🥵系統(tǒng)處理。紅外(wai)探測模塊(kuài)，由紅外⚽光(guang)電🌈三極管(guǎn)、單片機、可(kě)♍觸摸液晶(jīng)屏組成🏒，光(guang)電三極管(guǎn)将檢測到(dào)的光電壓(yā)值傳送給(gei)單片機，單(dān)片機将處(chù)理後的信(xin)息顯示在(zài)觸摸液晶(jing)屏上。視頻(pín)顯示模塊(kuai)包括視頻(pin)編碼芯片(pian)和LCD顯示屏(píng)兩部分，視(shì)頻采集模(mó)塊💜采集到(dào)的視🈲頻信(xìn)息，經過信(xin)息處理系(xì)統處理後(hou)，再🌈通過視(shì)頻編碼芯(xin)片編碼，輸(shu)出到LCD顯示(shi)屏上。
1.1視頻(pín)采集模塊(kuai)
　　紅外光源(yuan)作爲檢測(ce)系統的光(guāng)源部分，其(qí)作用即可(kě)以實時傳(chuán)輸管道内(nei)部圖像，提(ti)供給操作(zuo)人員直觀(guan)的管道内(nei)部視覺信(xin)🈲息，又可以(yǐ)在管道内(nei)部發出一(yī)束充滿管(guǎn)道的紅外(wai)光柱，以便(biàn)于接收🍉端(duān)探測。紅外(wai)電視技術(shu)是一種成(chéng)熟的識别(bie)✂️成像技術(shu)，其将電視(shi)技術與主(zhu)動紅外夜(ye)視技術相(xiang)結合，用不(bú)可見紅外(wài)♉輻射主動(dòng)照明目标(biao)，并用對此(ci)紅外輻射(shè)波段☂️敏感(gǎn)的高靈敏(mǐn)攝像機攝(shè)像的手段(duàn)進行夜視(shì)。它綜合了(le)紅外主動(dòng)夜視不受(shou)環境照度(dù)限制，能在(zài)👈完全黑暗(àn)🔞的環境中(zhong)🛀攝像、成本(běn)低、圖像相(xiang)對清晰的(de)特點，以及(ji)電視方法(fǎ)能傳輸♉圖(tu)像、能🈲錄像(xiàng)的特點。如(rú)圖2所示，本(běn)裝置選用(yong)工業級紅(hóng)外攝🔴像頭(tóu)作爲紅外(wài)光源，将攝(shè)像頭采集(ji)到的管道(dao)内部圖像(xiàng)傳輸進可(ke)移動液晶(jing)顯示屏，方(fāng)便檢測人(ren)員實時觀(guān)察管道内(nei)部流量計(jì)與管道同(tóng)軸情況。

1.2紅(hóng)外探測模(mó)塊
　　紅外探(tàn)測技術，是(shì)利用紅外(wài)光實現檢(jian)測各類參(cān)數的技術(shù)。紅外光是(shì)一種波長(zhǎng)介于微波(bo)與可見光(guang)之👄間的電(dian)磁波輻射(shè)，肉眼無㊙️法(fǎ)覺察。要探(tan)測到這種(zhong)輻🧡射，并測(cè)量其大👣小(xiao)，必須将它(ta)轉🔞換成可(ke)以探測得(dé)到的其他(ta)物理量。物(wu)體經紅外(wai)輻射照射(shè)後所産生(shēng)的⚽反應，隻(zhī)要其大小(xiǎo)可以被測(cè)量，均可用(yong)來檢測紅(hong)外🈲輻射的(de)強弱。紅外(wai)探測器的(de)主要原理(lǐ)是光電效(xiào)應和紅外(wài)熱效應。這(zhè)些效應基(ji)本以電信(xin)号形式輸(shu)出，或🔴者以(yi)其它方式(shì)轉❗換成電(dian)信号輸出(chu)。紅💔外光電(dian)三❄️極管是(shì)一種典型(xíng)的紅外器(qi)件，它是一(yī)種晶體🈲管(guan)，是在光電(diàn)二極管技(jì)術的基礎(chu)之上發展(zhan)起來的光(guāng)電器件，本(ben)身具有放(fang)大功能[3]。它(tā)有三個電(dian)極。電極之(zhi)間🐕的電阻(zu)會随着光(guang)照大小的(de)變化而變(biàn)化。如圖3所(suo)示，本裝置(zhì)選💚用8個紅(hong)外光電三(san)極管👉作爲(wei)光電探測(cè)元件，安裝(zhuāng)在輔助标(biāo)準法蘭内(nèi)側，探出法(fa)蘭管道内(nei)壁1mm，輔助标(biao)準法蘭可(kě)通過螺栓(shuan)固定在被(bèi)📐檢流量計(jì)法蘭上，其(qí)可以靈敏(mǐn)地探測到(dao)紅外光源(yuán)發出的紅(hong)外光線，并(bìng)将光強轉(zhuǎn)換爲電壓(ya)信🔆号由數(shù)據傳輸系(xì)統輸出到(dao)液晶終端(duān)，以供檢測(cè)人員判斷(duan)❌管道同軸(zhou)情況，若8個(gè)探測器檢(jiǎn)測電壓相(xiàng)同則可認(ren)爲流量計(jì)與裝置在(zai)±1mm誤差範圍(wéi)内✂️實現了(le)同軸連接(jie)。

1.3數據傳輸(shu)及處理與(yu)圖像的解(jiě)析
　　根據紅(hóng)外成像的(de)原理，紅外(wai)攝像機拍(pāi)攝的圖像(xiang)和普通🌍的(de)彩💔色攝像(xiàng)機拍攝的(de)圖像相比(bi)有一些不(bu)同的特點(diǎn)，比☎️如：紅❓外(wài)圖像噪👅點(diǎn)比較多，邊(bian)緣不明顯(xian)。爲了實現(xiàn)後期準🌏确(que)的識别，需(xū)要對圖像(xiang)進行預處(chu)理✂️。通過圖(tu)像的去噪(zao)技🙇🏻術，會減(jiǎn)少噪點對(dui)圖像的影(ying)響㊙️；通過對(duì)比度增強(qiang)技術，可以(yi)把運動目(mù)标和背景(jing)的🔞區分度(dù)變大，提🧡高(gāo)實時檢測(ce)時的正确(que)率。圖4爲

　　整個同軸(zhóu)度檢測系(xi)統工作流(liú)程，圖5爲試(shi)驗裝置液(yè)晶終端顯(xiǎn)☂️示🤩，分别爲(wei)視頻終端(duān)和紅外探(tan)測終端，顯(xiǎn)示信✏️息可(kě)直接反饋(kui)給檢測人(ren)員以便于(yú)操作。

2試驗(yàn)分析
　　試驗(yàn)依據國家(jia)檢定規程(chéng)JJG1121-2015《 旋進旋渦(wō)流量 計》[4]進(jin)行，選用某(mǒu)儀表企業(ye)生産精度(dù)等級爲1.5級(ji)，DN80口徑，型👈号(hao)爲LUX-80的旋進(jìn)旋渦流量(liang)計，儀表編(biān)号爲1412190，流量(liang)範圍（18～200）m3/h，試驗(yàn)如圖6所示(shì)。圖7爲輔助(zhù)标準法蘭(lán)内側光電(dian)三極管編(bian)号分布。


　　由表2試驗(yan)數據可知(zhi)，當儀表按(an)照表1情況(kuang)對準同軸(zhou)情況下，依(yī)據規程進(jìn)行檢定，該(gāi)儀表qt≤q≤qmax相對(dui)示值誤差(chà)1.18%，重複性誤(wù)🐆差0.07%，qmin≤q＜qt相對示(shi)值誤差+2.09，重(zhong)複性誤差(chà)0.14%，儀表系數(shù)爲10108.3（1/m3），精度❤️等(deng)級符合1.5級(jí)。當儀表在(zai)表2未實現(xian)對準同軸(zhou)，儀表軸線(xian)中心高于(yu)♊标準裝置(zhi)軸線中心(xīn)情況下，該(gāi)流量計各(ge)點儀表系(xi)數已經發(fā)生變化，尤(yóu)其在小流(liu)量點變化(huà)顯著，偏差(cha)達到+102.7（1/m3），儀表(biǎo)系數整體(ti)偏差了-101.3（1/m3），依(yi)據規程經(jīng)檢定，該儀(yi)表qmin≤q＜qt區間示(shì)值誤差超(chāo)差，精度等(děng)級不符合(hé)1.5級，檢定結(jie)果不合格(ge)[5]。


　　因此可見(jiàn)計量部門(mén)檢定人員(yuan)在檢定時(shi)由于人爲(wei)♈未同軸🚶‍♀️連(lián)接流量計(ji)的失誤引(yin)入的誤差(chà)足以産生(sheng)🚶‍♀️檢定誤判(pan)🐇情況。
3結語(yǔ)
　　氣體流量(liang)計作爲貿(mào)易計量的(de)重要計量(liang)器具其使(shi)用已經越(yuè)來越廣泛(fan)，目前廣泛(fàn)應用于天(tian)然氣、蒸汽(qì)等貿易結(jié)❗算領域。與(yǔ)此同時該(gai)流量計的(de)量值傳遞(di)工作也愈(yu)加重要，其(qí)量值溯源(yuán)的精度直(zhi)接關系到(dao)☔企業和百(bǎi)姓的切身(shēn)🌈經濟利益(yi)。氣體流量(liang)🏒計與臨界(jie)流文丘裏(lǐ)噴嘴法氣(qi)體流❄️量标(biao)準裝置同(tong)軸連接方(fang)法，目标爲(wèi)實現🚶該類(lèi)流量計與(yu)标準裝置(zhi)誤差在±1mm内(nèi)的同軸連(lian)接。經過試(shì)驗分析進(jin)一步證明(míng)了氣體流(liú)量計與标(biao)準裝置同(tóng)軸連接的(de)重要性。

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