摘要： 氣(qì)體流量計 作爲貿(mào)易計量的重要計(jì)量器具其使用已(yǐ)經越來⛹🏻‍♀️越廣泛，與(yǔ)此同時該流量儀(yi)表的量值傳遞工(gong)作具🔞有愈加重要(yào)的意義。氣體流量(liang)儀表與臨界流文(wén)丘裏噴嘴法氣體(tǐ)流量标準裝置同(tong)軸連接方法，搭建(jiàn)了試驗裝置，可實(shi)現該類儀表與标(biao)準裝置誤差在±1mm内(nèi)的同軸連接，可以(yi)更好地完成氣體(ti)🛀🏻流量儀表的💯量值(zhí)傳遞工⛹🏻‍♀️作💋。
　　近年來(lái)，伴随着經濟的發(fa)展，我國能源的需(xu)求愈加強烈，随🚶‍♀️之(zhī)而📐來的能源危機(ji)的挑戰使能源計(jì)量的準确率問題(tí)日益顯著，氣體流(liú)量計廣泛應用于(yu)天然氣、蒸汽等領(ling)域的貿易結算中(zhōng)，均屬于我國計量(liàng)🥵法規定的✨強制檢(jian)定範圍，因此♊氣體(tǐ)流量計也越來越(yue)受到計量部門的(de)重視🏒，如何實現該(gāi)🈲類儀表更準确的(de)量值傳遞成爲計(ji)量部門面對的新(xin)問題。
　　目前，國内的(de)氣體流量标定裝(zhuang)置主要有鍾罩式(shì)氣體流量标準裝(zhuang)置、PVTt式氣體流量标(biāo)準裝置、以精度 容(rong)積式流量計 爲标(biao)準表法氣體流量(liang)标準裝置和臨界(jiè)流文丘裏噴嘴法(fǎ)氣體流量标準裝(zhuang)置等。其中，鍾罩式(shì)氣體流🚶‍♀️量标準裝(zhuāng)置、PVTt式🔞氣體流量标(biāo)準裝置結構較爲(wèi)複雜⭐，且價格昂貴(gui)；而容積式流量計(jì)需要進口、價格昂(áng)貴🔴、且精度易發生(sheng)變化，不易日後維(wéi)護[1]。臨界流文丘裏(li)噴嘴法氣體流量(liang)标準裝置是以音(yīn)速噴嘴作爲标準(zhǔn)表，其結構簡單可(ke)靠，無可動👄部件，能(neng)夠準确地調節和(he)控制流量，是目前(qián)我國省市級計量(liàng)單位普遍🌍采用的(de)氣體流量标💜準裝(zhuang)置。
　　上世紀60年代末(mo)，英國國家工程試(shi)驗室、法國煤氣公(gōng)司🐇、英國煤氣公司(sī)工程研究所、美國(guó)國家标準局、Colorado工程(cheng)研究所、日本國家(jia)計量研究所就将(jiāng)臨界流文丘裏噴(pen)嘴⛹🏻‍♀️用于高壓大流(liu)量測試。從上世紀(ji)80年代開始，國内許(xu)多科研院所開展(zhan)了針💁對噴嘴裝置(zhì)相關研究，事實證(zhèng)明臨界流文丘裏(li)噴嘴法氣🐕體流量(liàng)标準裝置是一種(zhong)⭐簡單可靠、精度高(gāo)、擴展不确定度較(jiao)小🤟的裝置，現已被(bei)ISO采納爲國際标準(zhun)ISO9300[2]。
　　在計量部門檢定(dìng)過程中，目前尚無(wu)一種确定被檢流(liu)量計 與标準裝置(zhì)同軸連接的方法(fa)，普遍依靠人眼觀(guan)測🙇🏻以及經💁驗㊙️實現(xiàn)流量計與标準裝(zhuang)置的連接，這一方(fāng)面增加了檢定人(rén)員的工作量以及(jí)工作難度，另一面(miàn)如若流量計不能(néng)準确同軸連接在(zai)管道上，将會引起(qǐ)流經流量計内氣(qì)體的洩露，其次還(hái)會影響流♉量計内(nei)部氣🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體旋渦的産(chan)生，進而影響檢測(ce)的精度，這無疑給(gěi)檢定工作帶來了(le)額✉️外的不必要的(de)🌐誤差。爲了實現檢(jiǎn)定的☂️精度，更準确(què)地完成國家能源(yuan)計量💜工作的量值(zhi)傳遞，維護用戶的(de)經濟利✍️益，需要研(yan)究被檢流量計與(yu)臨界流文丘裏噴(pēn)嘴法氣體标準📐裝(zhuang)置同軸連接的方(fāng)法，制定可行方案(an)，提高檢定的精度(dù)，并提高檢定過程(cheng)的🈲自動化程度和(he)檢定效率。
1方法原(yuan)理以及試驗系統(tong)的搭建
　　被檢流量(liang)計與臨界流文丘(qiū)裏噴嘴法氣體标(biao)準裝置🈲同軸連接(jie)🌐的方法，基于該方(fang)法的試驗裝置由(yóu)視頻采集模塊、紅(hóng)📞外探測模塊、視頻(pín)顯示模塊和信息(xi)🏃🏻處理系統組成，如(rú)圖1所示。

　　該系統中，信(xin)息處理系統是一(yi)個嵌入式系統的(de)最小系統🌍，主要由(yóu)嵌入式處理器、電(dian)源子系統、SDRAM子系統(tǒng)、Flash子系統、複位系統(tong)以及串口和JTAG調試(shì)接口等部分組成(chéng)。視頻✏️采集模塊，包(bāo)括👅視頻解碼芯片(piàn)和視頻采集🚶‍♀️攝像(xiang)頭兩部分，攝像頭(tóu)負責視頻信息的(de)♍采集，視頻👈解碼芯(xīn)片把✔️攝像頭采集(jí)到的視頻信号編(bian)碼後送給信息處(chù)理系統處理。紅外(wai)探測模塊，由紅外(wai)🌈光電🈲三極管、單片(piàn)機、可觸摸液晶屏(píng)組成🈚，光電三極管(guan)将檢測到的光電(diàn)壓值傳送給單片(piàn)機，單🐇片✍️機将處理(lǐ)後的信息顯示在(zai)觸摸液晶屏上。視(shì)頻顯示模塊包⚽括(kuo)視頻編碼芯片📧和(hé)LCD顯示屏兩部分，視(shi)頻采集模塊‼️采集(jí)到的視頻信息，經(jing)過信息處理系統(tǒng)處理後，再通過💁視(shi)頻編碼芯片編碼(ma)✍️，輸出👨‍❤️‍👨到❓LCD顯示屏上(shàng)。
1.1視頻采集模塊
　　紅(hóng)外光源作爲檢測(cè)系統的光源部分(fèn)，其作用即可👣以🐉實(shí)時傳㊙️輸🌈管道内部(bu)圖像，提供給操作(zuo)人員直觀的管道(dào)内部視覺信息，又(you)可以在管道内部(bu)發出一束充滿管(guǎn)道的紅外光柱，以(yi)便于接收端探測(ce)。紅外電視技術是(shi)一種成❤️熟的識别(bié)成像技術⛹🏻‍♀️，其将電(dian)視技術與主動紅(hóng)外夜視技術相結(jie)合，用不可見紅外(wai)💔輻射主動照明目(mù)标，并用對此紅外(wai)輻射波段敏感的(de)高靈敏攝像機攝(she)像的手段進行夜(ye)視。它綜合了紅外(wài)主動夜視不受💔環(huán)境照度限制，能在(zai)🌈完全黑暗的環境(jìng)中攝像、成本低、圖(tu)像相對清晰的特(tè)點💞，以及💘電視方法(fǎ)能傳輸🐇圖像、能錄(lu)像的特點。如圖2所(suo)示，本裝置選用工(gōng)♻️業級紅外攝像頭(tou)作爲紅外光源，将(jiāng)攝像頭采集到的(de)管道内部圖像傳(chuán)輸進可移動液晶(jing)顯示屏，方👣便檢測(ce)人員實時觀察管(guan)道📧内部流量計與(yǔ)管道同軸情況。

1.2紅(hong)外探測模塊
　　紅外(wài)探測技術，是利用(yòng)紅外光實現檢測(ce)各類參數的技術(shù)。紅🧑🏽‍🤝‍🧑🏻外光是一種波(bō)長介于微波與可(ke)見光之間的電磁(cí)波輻射，肉眼無法(fǎ)覺察。要探測到這(zhè)種輻射，并測🐆量其(qí)大小，必須将它轉(zhuǎn)㊙️換成可以探測得(de)到📱的其他物理量(liàng)。物體✉️經紅外輻射(she)照射後所産生的(de)反應，隻要其大小(xiao)可以被測量，均可(ke)用來檢測紅外輻(fu)射的強弱。紅外探(tàn)測器的主要原理(lǐ)是光電效應和紅(hong)外熱效應。這❤️些效(xiào)應🈲基本以電信号(hao)形式輸出，或者以(yǐ)其它方式轉換成(cheng)電信号輸出。紅外(wai)光電三極管是一(yi)種典型的紅外器(qì)件🤟，它是一種晶體(ti)管，是🐪在光電二極(ji)管技🔴術的基礎之(zhī)上發展起來的光(guāng)電🏃‍♂️器件，本身具有(yǒu)放大功能🧑🏽‍🤝‍🧑🏻[3]。它有三(sān)個電極。電極之間(jian)的電阻會随着光(guāng)照大小的變化而(er)變化。如圖3所示，本(běn)裝置選🔞用8個紅外(wai)光電三極管作爲(wei)光電探測元件，安(an)裝在輔助🔞标準✂️法(fǎ)蘭内側，探出法蘭(lan)管道内壁💚1mm，輔助标(biao)準法蘭可通過螺(luó)栓固定在被檢流(liú)量計法蘭上，其可(kě)以靈敏地探測到(dao)紅外光源發出的(de)紅外光線，并将光(guāng)強轉換爲電壓信(xìn)号由數據傳輸系(xi)統🚶‍♀️輸出到液晶終(zhong)端，以供檢測人員(yuan)判斷管道同軸情(qíng)況，若8個探測器檢(jian)測電壓相同則可(kě)認爲流量計與📐裝(zhuāng)置在±1mm誤差範圍内(nei)🐪實現了同軸連🐉接(jiē)。

1.3數據傳輸及處理(lǐ)與圖像的解析
　　根(gēn)據紅外成像的原(yuán)理，紅外攝像機拍(pāi)攝的圖像和🏃‍♀️普通(tong)的㊙️彩色攝像機拍(pāi)攝的圖像相比有(you)一些不同的特點(diǎn)，比如：紅外圖像噪(zao)點比較多，邊緣不(bu)明顯。爲了實現後(hou)期準确的識✍️别，需(xū)要對圖像㊙️進行預(yù)處理。通過圖像的(de)去噪技術，會減少(shǎo)噪點對圖像的影(yǐng)響；通過對比度增(zeng)強技術，可以把運(yùn)動目标和背景的(de)區分度變大，提高(gao)實時檢測時的正(zheng)确率。圖4爲

　　整個同軸(zhóu)度檢測系統工作(zuò)流程，圖5爲試驗裝(zhuang)置液晶終👄端顯示(shi)，分别爲視頻終端(duan)和紅外探測終端(duān)，顯示信息可直接(jie)💋反饋給檢🙇‍♀️測人員(yuán)以便于操作。

2試驗(yàn)分析
　　試驗依據國(guó)家檢定規程JJG1121-2015《 旋進(jin)旋渦流量 計》[4]進行(hang)，選用某儀表企業(yè)生産精度等級爲(wèi)1.5級，DN80口徑，型♊号爲LUX-80的(de)旋🚩進旋渦流量計(jì)，儀表編号爲1412190，流量(liang)範圍（18～200）m3/h，試驗如圖6所(suǒ)示。圖7爲輔助标準(zhun)法蘭内側光電三(san)極管編号分布。


　　由表2試驗數據(ju)可知，當儀表按照(zhao)表1情況對準同軸(zhou)🔴情況下，依據規程(chéng)進行檢定，該儀表(biao)qt≤q≤qmax相對示值誤差1.18%，重(zhong)複性誤差0.07%，qmin≤q＜qt相對示(shì)值誤差+2.09，重複性誤(wu)差0.14%，儀表系數爲10108.3（1/m3），精(jīng)度📐等級符合1.5級。當(dāng)儀表在表2未實現(xian)對準同軸，儀表軸(zhóu)線中心高于标準(zhǔn)裝置軸線中心情(qíng)況下，該㊙️流量計各(gè)點儀表系數已經(jing)發生變化，尤其在(zai)小流量點變化顯(xian)著，偏差達到+102.7（1/m3），儀表(biao)系數整體偏差了(le)-101.3（1/m3），依據規程經檢定(dìng)，該儀表qmin≤q＜qt區間示值(zhí)誤差超差，精度等(deng)級☀️不符合1.5級，檢定(ding)結🈲果不合格[5]。


　　因此(cǐ)可見計量部門檢(jiǎn)定人員在檢定時(shí)由于人爲未同軸(zhóu)連接🐆流量計的失(shī)誤引入的誤差足(zú)以産生🔅檢定誤判(pan)情況。
3結語
　　氣體流(liú)量計作爲貿易計(ji)量的重要計量器(qi)具其使🈲用🐕已經越(yuè)㊙️來越廣泛，目前廣(guǎng)泛應用于天然氣(qi)、蒸汽等貿易結算(suàn)領域。與此同🍓時該(gai)流量計的量值傳(chuan)遞工作也愈加重(zhong)要，其量🤞值溯源♊的(de)精度直接關系到(dào)企業和百姓的切(qie)身經濟利益。氣體(ti)流量🐆計與臨界流(liú)文丘裏噴✔️嘴法氣(qi)體流🐅量标準裝置(zhi)同軸連接方法，目(mu)标爲實現該類流(liú)量計與标準裝置(zhi)誤差在±1mm内的同軸(zhou)連接。經過試驗分(fen)析進一步證明了(le)氣體流🈲量計與标(biāo)準裝置同📞軸連接(jiē)的重要性。

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