【摘要】浮子(zi)流量計 是一種(zhong)常用的可變截(jie)面式壓差流量(liang)計量裝置，結構(gou)簡單、成本低、工(gong)作可靠性高，可(kě)測量流量小和(hé)節流壓力損失(shī)小的特點，因此(ci)，在石油、煤炭、冶(ye)金、輕化🌈工業、食(shí)品衛生等工業(yè)領域中廣泛應(yīng)用。本文介紹了(le)浮子流量計的(de)應用，以及示值(zhi)誤差的測量不(bú)确🧑🏾‍🤝‍🧑🏼定度。測量不(bú)确定度是一種(zhǒng)對測量結果可(kě)信程度🌈的表示(shi)方式，文🏃‍♀️章後半(ban)部分講述了鍾(zhōng)罩式氣體流🔞量(liàng)标準裝👄置檢定(ding)🏃浮子流量計時(shi)，其測得值的示(shì)值誤差不确定(dìng)度評定方法。依(yi)據檢定規程氣(qi)體流量中，用容(rong)積⚽法測量浮子(zǐ)流量計的實際(jì)流量，用其示值(zhí)誤差的換算公(gōng)式建立測量模(mó)型，分别計算相(xiàng)關關系的輸入(rù)量的不确定度(du)分量，得到合理(li)的評定🔱結果。
引(yin)言
　　浮子流量汁(zhi)（又稱轉子流量(liàng)計）是一種傳統(tong)的可變面積式(shi)流量測量裝置(zhì)，當流量發生改(gai)變，浮子在垂💜直(zhí)錐形管内上下(xia)移動時🚶‍♀️，錐管和(hé)浮子之間形成(chéng)的環行流通面(mian)積發生改變，以(yǐ)此原理實現對(duì)流量測量的體(tǐ)積式流量儀表(biao)。它具有👄機械結(jie)構簡單、加工方(fāng)便、工作穩定、可(kě)靠性高及壓力(li)損失小等優點(diǎn)，尤其可以測量(liàng)低雷諾數小流(liú)量介質的特點(dian)，因此在液體、氣(qi)體的流量💘測量(liàng)和自動控制🌏系(xi)統中被廣泛☁️應(ying)用。
　　浮子流量計(ji)按其結構形式(shì)可以分爲兩大(da)類：玻璃管浮子(zi)流量計，金屬管(guan)浮子流量計。
　　玻(bo)璃管浮子流量(liàng)計是實驗室和(he)工業上最常用(yòng)的一種流量計(ji)。其特點在于結(jie)構簡單、直觀、壓(yā)力損失小、維修(xiu)方便。玻璃管浮(fú)子流量計适用(yòng)于測量管道直(zhí)徑小于100mm的小流(liú)量，使用該流量(liang)計必須安裝在(zài)垂直方向的管(guan)道上，流㊙️體介質(zhi)自下而上通過(guò)。 玻璃管浮子流(liú)量計 的主要測(cè)量元件是一根(gen)垂直安裝且上(shang)面大、下面小的(de)錐形玻璃管，和(he)一個在内部可(kě)以上下移動的(de)浮子。當流體自(zi)下而🔅上經過錐(zhuī)形玻璃管時，浮(fu)子的🏃🏻上下端之(zhi)間産生壓差，浮(fu)子在此差壓作(zuò)用下上升。當浮(fú)子所受差壓力(li)、所受浮力及粘(zhān)性升力與浮子(zǐ)✊的重力合力爲(wèi)零時，浮子處于(yu)平衡位置。因此(cǐ)，流經🌐玻璃管浮(fu)子流量計的流(liú)體流量與浮子(zi)上升高度，即與(yu)流量❤️計的流🥰通(tōng)面積之間存在(zai)着一定的比例(lì)關系，浮子的位(wèi)置高度所在的(de)刻度可🔞作爲流(liú)量計示值。
　　金屬(shu)管浮子流量計(jì) 特點在于結構(gòu)簡單、工作可靠(kào)、精度高、适用範(fan)圍廣。與玻璃⁉️管(guan)♍浮子流量計相(xiàng)比較，能耐較高(gao)的壓力。該流量(liang)計具有就❌地指(zhǐ)示、電遠傳、限位(wei)開關報警、耐腐(fǔ)蝕、夾套📞型、阻尼(ni)型和防爆型等(děng)多設計品種。廣(guang)泛應用于國防(fang)、化工、石油、冶金(jīn)、電力♈、環保、醫藥(yào)和輕工等♌行業(yè)的液體、氣體流(liú)量的😍測量與自(zì)動控制。金屬管(guan)浮子流量計主(zhǔ)要由三大基本(běn)💚部分組成：測量(liang)管體、錐形浮子(zi)⚽、指示器😘。浮子的(de)位移量與流量(liang)的大小成比例(li)，通過磁耦合系(xi)🌈統，以不接觸方(fang)式，将浮子位移(yí)量傳給指示器(qì)指示出流量的(de)大小；也可裝配(pei)不同的轉換器(qi)，将流量值轉換(huan)🏃成标準電遠傳(chuan)信号，實現遠距(jù)離顯示、記錄、積(jī)算和控制等功(gōng)能。
　　金屬管浮子(zi)流量計用于氣(qi)體測量時，制造(zào)商需要以标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下的幹空(kong)氣作爲氣體标(biao)尺分度。如果🈲金(jin)屬管浮子流量(liang)計在特殊壓力(lì)下的校準時，氣(qì)體在流量計的(de)出口直接排放(fang)到大氣，将會在(zai)浮子處産生較(jiao)大的壓力損失(shi)，引起數據缺乏(fa)真👣實。因此在♈這(zhe)樣的工況條件(jian)下，應當❌在流量(liang)計的出口安裝(zhuang)一個閥門，以便(bian)對🏃所需流量值(zhi)進行設定；當浮(fú)子上方維持标(biao)校🔆壓力時，氣體(ti)将在閥門處膨(peng)脹。測量時還應(yīng)保證管道壓力(li)不💋小于5倍儀表(biǎo)壓力損失，以确(què)保浮子工作穩(wěn)定，因此，一🛀般測(ce)量氣體的儀表(biǎo)配有氣體阻尼(ní)器，以最大限度(du)減小浮子震蕩(dang)。
　　下面介紹用鍾(zhong)罩式氣體流量(liàng)标準裝置對浮(fú)子流量計開展(zhan)檢定時，從被檢(jiǎn)計量器具重複(fú)性、标準器引入(ru)的不确定度分(fen)👄量、氣體流量溫(wēn)度及壓力補償(cháng)方面的考慮，對(duì)🔞被檢浮子流量(liang)計進行不确定(dìng)度分🛀析。
1概述
1.1檢(jiǎn)定依據
　　JJG257-2007《浮子流(liú)量計檢定規程(chéng)》
1.2環境條件
　　檢定(ding)溫度爲（5~35）℃，相對濕(shī)度爲（45~75）%，大氣壓力(lì)爲（86~106）kPa。
1.3計量标準
　　鍾(zhōng)罩式氣體流量(liang)标準裝置（以下(xià)簡稱鍾罩），精度(du)等級爲0.2級。
1.4被檢(jian)對象
　　氣體浮子(zi)流量計（以下簡(jian)稱流量計），最大(da)流量爲25L/min,精度等(děng)級爲2.5級💃，刻度溫(wen)度：20℃，刻度壓力：101.32kPa，介(jie)質：空氣。
1.5檢定方(fang)法
　　鍾罩排出氣(qì)體流入流量計(jì)，測量排出鍾罩(zhào)的氣體體積和(he)同步✌️累計時間(jiān)，以及鍾罩内和(he)流量處的氣體(ti)壓🤞力和溫度，計(ji)算💰出流量計在(zai)刻度狀态下的(de)實際流量。當檢(jian)定用介質密度(du)與刻度介質密(mi)度不同時，實際(jì)流量應進行修(xiū)正。計算🛀🏻流量計(ji)的刻度流量與(yu)流量計在刻度(du)狀态下👣的實際(ji)流量之差，即可(ke)得♊到該浮子流(liu)量計的示值誤(wù)差。
2數學模型

式(shi)中：δ——流量計的示(shi)值誤差(L/min)；qVS——流量計(ji)的刻度流量(L/min)；pN、ps、pm——分(fèn)别爲刻度狀✔️态(tai)、鍾罩内和流量(liàng)計前的氣體絕(jué)對壓力🆚；TN、Ts、Tm——分别爲(wei)刻度狀态、鍾罩(zhao)内和流量計前(qian)的氣體熱力學(xué)溫度。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入量的(de)标準不确定度(du)評定
3.1輸入量qVS的(de)标準不确定度(dù)u(qVS)評定
　　輸入量qVS的(de)不确定度主要(yao)來源于流量計(ji)的測量重複性(xìng)🏃，可通過連續測(cè)量得到測量列(liè)，采用A類方法進(jin)✌️行評定。對流量(liang)🙇‍♀️計在🔴刻度6L/min流量(liàng)下連續測量6次(cì)，得到⛹🏻‍♀️示值分别(bié)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(shi)驗标準差

1. 輸入(ru)量V的标準不确(què)定度u(V)的評定

　　輸(shū)入量V的不确定(dìng)度主要來源于(yu)鍾罩式氣體流(liu)量标👣準裝置的(de)不确定度，采用(yòng)B類方法進行評(ping)定。0.5級鍾罩流量(liàng)測量不确定度(dù)爲Urel=0.5%，包含因子k=2，當(dang)标準容積爲50L時(shí)，則标準不确🤞定(ding)度爲

3.3輸入量ps的(de)标準不确定度(dù)u(ps)的評定
　　輸入量(liang)ps的不确定度是(shi)由傾斜式微壓(yā)計和空盒氣壓(ya)表的示值誤差(chà)引起的不确定(ding)度u(ps1)，由鍾罩的壓(ya)力波動引起的(de)不确定度u(ps2)，采👅用(yong)B類方法進行評(ping)定。
　　1.0級傾斜式微(wēi)壓計的最大允(yǔn)許誤差爲±1.0%，當鍾(zhong)罩内壓力💃爲2000Pa時(shí)，最大示值誤差(chà)爲±20Pa，空盒氣壓表(biao)的最大允許誤(wù)差爲±200Pa，估計兩者(zhe)均服從均勻分(fèn)布，所以傾斜式(shi)微壓計和🌈空盒(he)氣㊙️壓表的示值(zhi)誤🐇差之和應在(zài)±220Pa範圍内🏃‍♀️服從三(sān)角分布，包含因(yin)子k=/6，則标準不确(què)定度爲

3.4輸入量(liàng)Ts的标準不确定(dìng)度u(Ts)的評定
　　輸入(rù)量Ts的不确定度(dù)是由溫度計的(de)示值誤差引起(qi)的不🛀🏻确定度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼u(Ts1)，檢(jian)定過程中鍾罩(zhào)内的氣體溫度(dù)波動引起的不(bú)确定度u(Ts2)，采📱用B類(lèi)方法進行評定(ding)。
　　分度值爲0.2℃的工(gong)作用玻璃液體(ti)溫度計的最大(da)允許誤差爲🔞±0.3℃，即(ji)爲±0.3K，估計服從均(jun1)勻分布，包含因(yin)子k=/3，所以，标準不(bú)确定度爲

　　鍾罩(zhào)溫度差控制不(bú)大于0.5℃，區間半寬(kuan)爲0.25K，估計服從均(jun1)勻分布，包含因(yin)子k=/3，所以，标準不(bu)确定度爲


3.5輸入(rù)量pm的标準不确(què)定度u(pm)的評定
　　輸(shū)入量pm的不确定(ding)度是由傾斜式(shì)微壓計、空盒氣(qi)壓表的示值👄誤(wù)差和鍾罩的壓(yā)力波動引起的(de)，該項評定同3.3，所(suo)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入量Tm的标(biāo)準不确定度u(Tm)的(de)評定
　　輸入量Ts的(de)不确定度是由(you)溫度計的示值(zhi)誤差和檢定過(guò)程🍓溫度波動引(yǐn)起的，該項評定(dìng)同3.4，所以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸入量(liang)t的标準不确定(dìng)度u(t)的評定
　　輸入(ru)量t的不确定度(du)是由電子秒表(biao)的示值誤差引(yǐn)🔅起的，電子秒🙇🏻表(biao)的最大允許誤(wu)差爲±0.5s/d，估計服從(cong)均勻分布，包含(han)因子k=/3，則标🎯準不(bu)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(lan)表
見表1。
4.3合成标(biāo)準不确定度的(de)計算
　　輸入量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼(bi)此獨立，所以合(he)成标準不确定(dìng)度可按下式計(jì)✂️算得：

5擴展不确(que)定度的評定
取(qu)包含因子
k=2，擴展(zhan)不确定度爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相(xiang)對擴展不确定(ding)度爲

6測量不确(què)定度的報告與(yǔ)表示
　　氣體浮子(zi)流量計在流量(liang)計刻度爲6L/min，相對(dui)擴展不确㊙️定度(dù)爲
Urel=0.5%　k=2
7結束語
　　以上(shàng)對被檢浮子流(liú)量計測量結果(guǒ)的不确定度來(lái)源進行了較爲(wèi)深入的分析，可(kě)以作爲以後浮(fú)子流量計檢定(ding)校準工作的參(can)考。

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