【摘要】浮子流量(liàng)計 是一種常用的(de)可變截面式壓差(chà)流量計量裝置，結(jie)☔構簡單、成本低、工(gong)作可靠性高，可測(ce)量流量小和節♉流(liú)壓力損失小的特(tè)🥰點，因此，在石油、煤(méi)炭、冶金、輕化工業(yè)、食品衛生等工業(ye)領域中👣廣泛應用(yòng)。本文介紹了浮子(zi)流量計的應用，以(yǐ)及示💚值誤差的測(ce)量不确定度。測量(liàng)不确定度是一種(zhong)對測量結果可信(xìn)程度的表示方式(shì)，文章後半部分講(jiang)述了鍾罩式氣體(ti)流♋量标準裝置檢(jian)定🛀🏻浮子流量計時(shi)，其測得值的示值(zhí)誤差不确定度評(píng)定方法。依據檢定(dìng)規程🔞氣體流量中(zhong)，用容積法測量浮(fú)子㊙️流量計的實際(ji)流量，用♈其示值誤(wu)差的換算公式建(jiàn)立測量模型，分别(bie)計算相關關系的(de)輸入量的不确定(dìng)度分量，得到合理(lǐ)的評定結果。
引言(yan)
　　浮子流量汁（又稱(chēng)轉子流量計）是一(yī)種傳統的可變面(mian)積式流量測量裝(zhuāng)置，當流量發生改(gǎi)變，浮子在垂直錐(zhuī)形管内上下移動(dong)時，錐管和浮子之(zhi)間形成的環行流(liú)通面積發生改變(biàn)，以此原理實現對(duì)流量測量的體積(ji)式流量儀表。它具(ju)有🏒機械結構簡單(dān)、加工🚶方便、工作穩(wen)定、可靠性高及壓(ya)力損失小等優點(diǎn)，尤其可以測量低(di)雷諾數小流量介(jie)質的特點，因🌏此在(zai)液體、氣體的流量(liàng)🔞測量和自動控制(zhì)🏃‍♂️系統中被廣泛應(yīng)用。
　　浮子流量計按(àn)其結構形式可以(yi)分爲兩大類：玻璃(li)管浮子流量計，金(jin)屬管浮子流量計(ji)。
　　玻璃管浮子流量(liàng)計是實驗室和工(gong)業上最常用的一(yi)種流量計。其特點(diǎn)在于結構簡單、直(zhí)觀、壓力損失☀️小、維(wei)✨修方便。玻璃管浮(fú)子流量計适用于(yu)測量管道💔直徑小(xiǎo)于100mm的小流量，使用(yòng)該流量計必♉須安(ān)裝在垂直方向的(de)管道上，流體介質(zhì)自下而上通過。 玻(bo)璃管浮子流量計(jì) 的主要測量元件(jiàn)是一根垂直安裝(zhuāng)且上面大、下面小(xiǎo)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的錐形玻璃管，和(he)一個在内部可以(yi)上下移動的💋浮子(zi)。當流體自下而上(shang)經過錐形玻璃管(guǎn)時，浮子的上下端(duan)之間産生壓差，浮(fu)子在♌此差壓💰作用(yòng)下上升。當浮子所(suǒ)💔受差壓力🔆、所受浮(fú)力及粘性升力與(yǔ)浮子⛷️的重力合力(li)爲零時，浮子處于(yú)平衡位❌置。因此，流(liu)經✔️玻璃管浮子流(liu)量計的流體流量(liang)與浮子上升高度(du)，即與流量㊙️計的流(liú)通面積之間存在(zài)着一定的比例關(guan)系，浮子的位置高(gao)度所在的刻度可(kě)作✉️爲流量計示值(zhí)。
　　金屬管浮子流量(liang)計 特點在于結構(gou)簡單、工作可靠、精(jing)度高、适用範圍廣(guǎng)。與📱玻璃管浮子流(liú)量計相比較，能耐(nài)較高的壓力。該⛱️流(liú)量計具有就地指(zhǐ)示、電👈遠傳、限位開(kāi)關報警、耐腐📱蝕、夾(jiá)套型、阻尼型和防(fang)爆型等多設計品(pǐn)種。廣泛應用于國(guó)防、化工、石油😘、冶金(jin)、電力、環保、醫藥和(he)輕工等☎️行業的液(ye)體、氣體流量的測(cè)量與自動控制。金(jin)屬管浮子流量計(ji)主🐆要由三大基本(ben)部分組成：測量管(guan)體、錐形浮子✊、指示(shì)器。浮子的位移量(liàng)與流量的大小成(chéng)比例，通過磁耦合(he)系統，以不接觸方(fāng)式，将浮子位移📱量(liàng)傳給指示器指示(shi)出流量的大小；也(yě)可裝配不同👉的轉(zhuan)換器，将流量值轉(zhuǎn)換成标準電遠傳(chuan)信号，實現🥰遠距離(li)顯示、記錄、積算和(he)控🌍制等功能。
　　金屬(shǔ)管浮子流量計用(yong)于氣體測量時，制(zhi)造商需要以标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下的幹空氣(qì)作爲氣體标尺分(fèn)度。如果金屬管浮(fú)子流量計👣在特殊(shū)壓力下的校準時(shí)，氣體在流量計的(de)出口直接排放到(dao)大氣，将會在浮子(zǐ)處🚶‍♀️産生較大的壓(yā)力損失，引起數據(ju)缺乏真實。因此在(zài)這樣的工況🏃🏻‍♂️條件(jiàn)下，應當在流量計(ji)的出口安裝一♉個(ge)閥門，以便對☂️所需(xu)流量值進行設定(dìng)；當浮子上方維持(chi)标校壓力時，氣體(tǐ)将🙇🏻在閥門處膨脹(zhang)。測量時還應保證(zheng)管道壓力不🔞小于(yú)5倍儀表壓力損☀️失(shi)，以确保❤️浮子工作(zuò)穩定，因此，一般測(cè)量氣體的儀表配(pei)有氣體阻尼器，以(yi)最大限度減小浮(fú)子震蕩。
　　下面介紹(shao)用鍾罩式氣體流(liu)量标準裝置對浮(fu)子流🆚量♋計☀️開展檢(jian)🤞定時，從被檢計量(liang)器具重複性、标準(zhǔn)器引入的不确定(ding)度分量、氣🈲體流量(liàng)溫度及壓力補償(cháng)方面的考慮，對被(bèi)檢浮子流量計進(jìn)行🌈不确定度分✏️析(xi)。
1概述
1.1檢定依據
　　JJG257-2007《浮(fú)子流量計檢定規(guī)程》
1.2環境條件
　　檢定(ding)溫度爲（5~35）℃，相對濕度(du)爲（45~75）%，大氣壓力爲（86~106）kPa。
1.3計(ji)量标準
　　鍾罩式氣(qì)體流量标準裝置(zhì)（以下簡稱鍾罩），精(jīng)度等級爲0.2級。
1.4被檢(jiǎn)對象
　　氣體浮子流(liú)量計（以下簡稱流(liu)量計），最大流量爲(wei)25L/min,精度等級爲2.5級，刻(kè)度溫度：20℃，刻度壓力(li)：101.32kPa，介質：空氣。
1.5檢定方(fāng)法
　　鍾罩排出氣體(tǐ)流入流量計，測量(liang)排出鍾罩的氣體(ti)體積和同步累計(ji)時間，以及鍾罩内(nèi)和流量處的氣體(tǐ)壓力和溫度，計算(suàn)出流量計在刻度(dù)狀态下的實際流(liú)量⛱️。當檢定㊙️用介質(zhi)密度與刻度介質(zhì)密度不同時，實際(ji)流⛱️量應進行修正(zheng)。計算流量計的刻(ke)度流量與流量計(ji)在刻度狀态下🔅的(de)實際流量之差，即(jí)可得✔️到該浮子流(liú)量計的示值誤差(cha)。
2數學模型

式中：δ——流(liú)量計的示值誤差(cha)(L/min)；qVS——流量計的刻度流(liú)量(L/min)；pN、ps、pm——分别爲刻🈲度狀(zhuàng)态🐕、鍾罩内和流量(liàng)計前的氣體絕對(dui)壓力；TN、Ts、Tm——分别🈚爲刻度(dù)狀态、鍾罩内和流(liú)量計前的氣體熱(re)力學溫度。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入量(liang)的标準不确定度(du)評定
3.1輸入量qVS的标(biao)準不确定度u(qVS)評定(ding)
　　輸入量qVS的不确定(ding)度主要來源于流(liú)量計的測量重🙇🏻複(fu)性，可通過連續測(cè)量得到測量列，采(cǎi)用A類方法進行評(ping)定。對流量計在📞刻(ke)度6L/min流量下連續測(cè)量6次，得到示值分(fen)别爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按🤩極差法計(ji)算單次測量🙇‍♀️實驗(yàn)标準差

1. 輸入量V的(de)标準不确定度u(V)的(de)評定

　　輸入量V的不(bú)确定度主要來源(yuán)于鍾罩式氣體流(liú)量标☁️準裝置的不(bu)确定度，采用B類方(fāng)法進行評定。0.5級鍾(zhōng)罩流量測量不确(que)定度爲Urel=0.5%，包含因子(zǐ)k=2，當标準容積爲50L時(shi)，則标準不确定度(dù)爲

3.3輸入量ps的标準(zhun)不确定度u(ps)的評定(dìng)
　　輸入量ps的不确定(ding)度是由傾斜式微(wēi)壓計和空盒氣壓(yā)㊙️表🥰的示值誤差引(yǐn)起的不确定度u(ps1)，由(yóu)鍾罩的壓力波動(dòng)引起的不确定度(du)u(ps2)，采用B類方法進行(háng)評定。
　　1.0級傾斜式微(wēi)壓計的最大允許(xu)誤差爲±1.0%，當鍾罩内(nèi)壓力爲2000Pa時，最大🔞示(shi)值誤差爲±20Pa，空盒氣(qì)壓表的最大允許(xu)誤差爲±200Pa，估計兩🏃‍♀️者(zhě)均服從均勻分布(bu)，所以傾斜式微壓(ya)計和🤞空盒氣✂️壓表(biao)的示值誤差之和(hé)📱應在±220Pa範圍内服從(cóng)三角分布，包含因(yin)子k=/6，則标準不确定(dìng)👉度爲

3.4輸入量Ts的标(biāo)準不确定度u(Ts)的評(píng)定
　　輸入量Ts的不确(que)定度是由溫度計(ji)的示值誤差引起(qǐ)的不确定度u(Ts1)，檢定(dìng)過程中鍾罩内的(de)氣體溫度波動引(yǐn)起🍉的不确定⭕度u(Ts2)，采(cǎi)用B類方法進行評(ping)定。
　　分度值爲0.2℃的工(gōng)作用玻璃液體溫(wen)度計的最大允許(xǔ)誤差爲±0.3℃，即爲±0.3K，估計(ji)服從均勻分布，包(bao)含因子k=/3，所以，标準(zhǔn)不确定度爲

　　鍾罩(zhào)溫度差控制不大(dà)于0.5℃，區間半寬爲0.25K，估(gū)計服從均⚽勻分布(bu)，包含因子k=/3，所以，标(biao)準不确定度爲


3.5輸(shū)入量pm的标準不确(què)定度u(pm)的評定
　　輸入(ru)量pm的不确定度是(shì)由傾斜式微壓計(ji)、空盒氣壓表的示(shi)值誤差和鍾罩的(de)壓力波動引起的(de)，該項評定同3.3，所以(yi)✌️
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入量Tm的标準不(bu)确定度u(Tm)的評定
　　輸(shu)入量Ts的不确定度(du)是由溫度計的示(shì)值誤差和檢定過(guo)🌂程溫度波動引起(qi)的，該項評定同3.4，所(suo)以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸入量t的标準(zhǔn)不确定度u(t)的評定(dìng)
　　輸入量t的不确定(dìng)度是由電子秒表(biǎo)的示值誤差引起(qǐ)🐅的㊙️，電👨‍❤️‍👨子秒表的最(zuì)大允許誤差爲±0.5s/d，估(gū)計服從均勻分布(bu)㊙️，包含因子k=/3，則标準(zhǔn)不确定度爲

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(zhun)不确定度一覽表(biǎo)
見表1。
4.3合成标準不(bu)确定度的計算
　　輸(shu)入量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼此獨立，所(suǒ)以合成标準不确(que)定度可按下式計(jì)算得：

5擴展不确定(ding)度的評定
取包含(han)因子
k=2，擴展不确定(dìng)度爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相對擴展不(bú)确定度爲

6測量不(bu)确定度的報告與(yu)表示
　　氣體浮子流(liu)量計在流量計刻(ke)度爲6L/min，相對擴展不(bu)确👣定度爲
Urel=0.5%　k=2
7結束語(yu)
　　以上對被檢浮子(zǐ)流量計測量結果(guǒ)的不确定度來源(yuan)💛進行了較爲深入(ru)的分析，可以作爲(wèi)以後浮子流📞量計(jì)檢定♍校準工作的(de)參考。

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