電磁(cí)流量計 是(shì)一種基于(yu)電磁感應(yīng)定律,根據(ju)導電流體(ti)通過外📐加(jiā)磁場🌐時産(chǎn)生的電動(dong)勢來測量(liàng)導電流體(tǐ)流量的一(yi)種新型流(liú)量測量儀(yí)表。測量時(shí)不受流體(tǐ)密度、粘🌈度(dù)、電導率變(bian)化💃的影響(xiang),感應電壓(ya)信号與管(guǎn)道内的🌈平(píng)均流速呈(cheng)線性相關(guān),測量精度(du)高。正是由(you)于這種🌍穩(wěn)定的計量(liang)特性,電磁(cí)流量計被(bei)廣泛應用(yòng)于制冷領(ling)域各種焓(hán)差實驗室(shi)、熱泵實驗(yàn)室及水冷(lěng)實驗室✍️,用(yong)作流量🈲監(jiān)測的儀表(biao)。重點闡述(shu)了電磁流(liu)量計在溴(xiù)化锂制冷(lěng)機流量🔞測(ce)試中的應(ying)用及☂️運行(hang)效果;文獻(xiàn)[7]提出利用(yong)電磁流量(liang)計等高精(jing)度設備,采(cai)用焓差法(fǎ)設計遠程(chéng)監控👌移動(dòng)式制冷設(shè)備性能檢(jiǎn)測儀，解決(jue)使用現場(chang)對制冷空(kong)調機組性(xìng)能校驗困(kùn)難的問題(tí);則利用電(diàn)磁流量計(ji)等設備設(she)計出一種(zhǒng)以STM32F401RE爲控制(zhì)核心的能(neng)耗監測系(xi)統用以評(píng)估水源熱(rè)泵系統的(de)節能狀況(kuàng)。
　　然而,流量(liàng)作爲制冷(leng)空調系統(tong)冷熱量計(ji)量的重要(yao)💚測🈲定參🏃數(shù),其檢測相(xiang)比于溫度(dù)、壓力等參(cān)數要複雜(zá)♍得多🌍。其主(zhu)要原🌂因在(zài)🔱于流量計(ji)在工作時(shí)，溫度、壓力(lì)、流速分布(bu)、空管幹擾(rǎo)、流體電導(dǎo)率、流體相(xiàng)态以及磁(cí)場邊緣效(xiao)應等諸多(duō)因素均會(hui)對測量結(jié)💘果産生偏(pian)差。因此，測(cè)量💘結果是(shì)否準确可(kě)靠,可信😘程(chéng)度如何,是(shì)實驗室每(mei)位試驗人(ren)員都關心(xīn)的問題。測(ce)量不确定(ding)度是說明(míng)測量結果(guǒ)的不可确(què)定程度和(he)可信程度(du)👄的參數'。目(mu)前大多電(diàn)磁流量計(ji)在計量🐆特(tè)性方面也(yě)僅标明儀(yi)表的最大(dà)允🔞許誤差(cha)☂️或其準确(que)度等級,而(ér)未對流量(liang)計測量結(jié)果的不确(què)定度作出(chu)相應的說(shuo)♈明，而流量(liàng)測量結果(guǒ)的表述必(bì)須在表明(míng)被測量值(zhi)的同時賦(fu)予該值相(xiàng)關的測量(liàng)不确定度(du),才是完整(zheng)并且有意(yi)義的。
　　鑒于(yú)流量監測(ce)在空調制(zhi)冷系統中(zhōng)的重要性(xìng)，以JJG1033-2007《電🍓磁⭐流(liú)量計檢♻️定(ding)規程》和JJF1059-2012《測(cè)量不确定(dìng)度評定與(yǔ)表示》作爲(wèi)技術🎯支撐(chēng)[16],對電磁流(liu)量計用水(shui)流量标準(zhun)裝置進行(hang)校準,建立(lì)🍉數學模型(xíng),詳細闡述(shù)電磁流量(liàng)計示值誤(wù)差的不确(que)定度評定(dìng)方法,具體(tǐ)分析各個(gè)分量引人(rén)的标準不(bu)确定度,并(bing)揭示各分(fèn)量在合成(chéng)标準不确(què)定度中所(suǒ)占的比重(zhòng)。評定結果(guǒ)可供參考(kao)或符合測(cè)量條件的(de)予以直接(jiē)應用。
1概述(shu)
1.1測量依據(ju).
　　依據JJG1033-2007《電磁(cí)流量計檢(jiǎn)定規程》。
1.2測(cè)量标準
　　測(cè)量标準及(jí)主要配套(tào)設備爲經(jīng)相應法定(ding)計量檢定(ding)機構檢定(dìng)的DN(65~100)mm水流量(liang)标準裝置(zhì)，不确定度(du)爲Urel=0.11%(k=2)。
1.3測量過(guo)程與方法(fǎ).
　　在環境溫(wēn)度20℃,相對濕(shī)度65%,外界磁(cí)場、機械振(zhèn)動和噪聲(sheng)對流💋量計(jì)的影響忽(hū)略不計的(de)條件下對(dui)DN80,最大流量(liàng)qmax爲100m3/h,精度等(děng)級爲🐉0.5級的(de)電磁流量(liàng)計進行測(ce)量。計算電(dian)磁流量🏃‍♀️計(jì)測量結果(guǒ)的相對示(shi)✉️值誤差，并(bing)評定測量(liàng)結果的不(bu)💚确定度。
2數(shu)學模型
2.1單(dān)次測量時(shí)的相對示(shì)值誤差
　　電(dian)磁流量計(jì)各流量點(dian)單次測量(liang)時的相對(dui)示值誤差(chà)(即第i個檢(jian)定點第j次(cì)檢定的相(xiang)對示值誤(wu)差Eij,簡記爲(wei)E)爲:
 
　　式(1)中:E爲(wei)單次測量(liàng)時被檢流(liú)量計的相(xiàng)對示值誤(wu)差(%);Q爲單次(cì)測量✏️時被(bèi)檢流量計(jì)顯示的流(liú)量值(m3);Qs爲單(dan)次測量時(shí)标準器🍓換(huàn)算到流🏃量(liang)計處狀态(tài)的累積流(liú)量值(m3)。
2.2單次(cì)測量時标(biāo)準器換算(suan)到流量計(jì)處狀态的(de)累積流量(liàng)值Q。
 
　　式(2)、式(3)中(zhong):V,爲單次測(ce)量時标準(zhǔn)器測得的(de)液.體實際(jì)體積(m3);β爲🙇‍♀️測(ce)量用液體(tǐ)在測量狀(zhuàng)态下的體(ti)積膨脹系(xi)數(℃-1);0,0m分别爲(wei)單次測📱量(liang)時标準器(qì)和流量計(jì)處的液體(ti)溫度(℃);K爲測(cè)量用液體(tǐ)在測量狀(zhuàng)态下的壓(yā)縮系數(Pa-1);p。,pm分(fèn)别爲單次(cì)測量時标(biao)準器和流(liu)量計處的(de)液體壓力(lì)(Pa)。
2.3靈敏系數(shu)與不确定(ding)傳播律
　　當(dāng)被測量的(de)測量模型(xing)爲線性函(han)數y=ƒ(x1，X2,...Xn),在Xi=xi時,靈(ling)敏系數ci通(tōng)🤩常是對測(ce)量函數ƒ在(zai)Xi=xi處取--階偏(pian)導數得到(dào)，即:
 
　　靈敏系(xì)數是一個(ge)有單位和(he)符号的量(liàng)值，它表明(ming)了被💰測量(liàng)估計✌️值的(de)不确定度(dù)uc(y)受輸人量(liang)xi的不确定(ding)度u(xi)影響💋的(de)敏📞感程度(du)。當全部輸(shū)人量是彼(bi)此獨立或(huo)互不相關(guān)時,被測量(liang)的估計值(zhí)y的合成标(biao)準不确定(dìng)度🤞uc(y)爲:
 
式(5)中(zhong):分量ui(y)=ciu(xi)。
3示值(zhí)誤差測量(liàng)結果的不(bu)确定度分(fen)析
3.1數學模(mó)型與靈敏(mǐn)系數
數學(xue)模型見式(shi)(1)
靈敏系數(shu)
 
3.2輸人量的(de)标準不确(que)定度分析(xi)
　　由數學模(mo)型可知，測(cè)量結果相(xiàng)對示值誤(wu)差E的标準(zhǔn)不确定度(dù)的主要來(lái)源于:
1)被檢(jian)流量計顯(xian)示的累積(jī)流量值Q引(yǐn)人的标準(zhǔn)不确定度(dù)分量;
2)标準(zhun)器換算到(dào)流量計處(chu)狀态的累(lèi)積流量值(zhi)Q.引入的标(biāo)♊準不确定(ding)度分量。
3.3合(hé)成标準不(bú)确定度分(fen)析
　　由于Q≈Q。,則(ze)示值誤差(cha)的合成标(biāo)準不确定(dìng)度爲:
 
　　該次(cì)試驗被檢(jian)對象爲0.5級(ji)最大流量(liàng)qmax爲100m3/h的電磁(ci)流量計,其(qi)測量數據(jù)如表1所示(shì)下面以測(ce)量點10%qmmax=10m3/h爲例(li),分别分析(xi)相對标準(zhǔn)♻️不确📱定度(dù)urel(Q)和tUrel(Qs)。
 
3.4相對标(biao)準不确定(dìng)度urel(Q)的分析(xi)
　　單次測量(liàng)時被檢流(liu)量計顯示(shì)的累積流(liu)量值Q引人(rén)的标準👨‍❤️‍👨不(bú)确定度分(fèn)量urel(Q)主要來(lai)源于被檢(jian)電磁流量(liang)計的測量(liang)重複性,用(yòng)A類方法評(píng)定。根據JJG1033-2007《電(dian)磁流量計(jì)檢定規程(chéng)》流量🔴計的(de)重複性規(guī)🌈定:當每個(gè)流量點重(zhong)複檢定n次(ci)時,使用相(xiàng)對示值誤(wù)差的流量(liang)計的重複(fu)❌性爲:
 
　　式(9)中(zhong):(Er)i爲被檢流(liu)量計第i檢(jian)定點的重(zhòng)複性;Ei爲被(bèi)檢流量計(ji)第i檢定點(dian)的相對示(shi)值誤差
 
　　所(suo)以該電磁(cí)流量計在(zai)10m3/h處的重複(fú)性按式(9)計(ji)算得(Er)1爲0.025%,由(yóu)于在此測(cè)📧量點下實(shí)際重複測(cè)量了3次,所(suǒ)以由被檢(jian)電磁流量(liang)計💛的測🐆量(liàng)重複性引(yin)入的标準(zhǔn)不确定✍️度(dù)分量爲:
 
3.5相(xiàng)對标準不(bu)确定度Urel;(Qs)的(de)分析
3.5.1數學(xué)模型與靈(líng)敏系數
 
3.5.2輸(shu)人量的标(biāo)準不确定(ding)度分析
　　标(biāo)準器換算(suan)到流量計(ji)處狀态的(de)累積流量(liang)值Qs引人的(de)标準不确(que)定度分量(liang)主要來源(yuán)于:
1)水流量(liang)标準裝置(zhi)引人的标(biāo)準不确定(dìng)度分量u1(Qs)
　　标(biao)準裝置由(you)上一級法(fǎ)定計量技(jì)術機構檢(jiǎn)定，查閱證(zhèng)書可知,水(shui)流量标準(zhun)裝置的相(xiang)對不确定(dìng)度爲Urel=0.11%(k=2),則:urel(Vs)=0.055%,Vs在(zài)10m3/h處的測得(de)值約爲122.363m3(取(qu)10m3/h處标準容(rong)積的平均(jun)值)，則:
 
2)檢測(ce)用介質的(de)體積膨脹(zhang)系數β引人(rén)的标準不(bú)确定度分(fèn)量u2(Qs)
　　檢測介(jie)質爲循環(huán)水，測量時(shi)測得标準(zhun)器和流量(liang)計處🐉的水(shui)溫分别爲(wei)20℃和20.5℃。查閱相(xiàng)關資料得(dé)知水在20℃時(shi)β=2.08×10-4℃-1且變化量(liàng)爲±8×10-6°C-1。假設爲(wèi)均勻分布(bù),則:
 
3)标準器(qì)和流量計(ji)處的液體(tǐ)溫度θs,θm引人(ren)的标準不(bú)确定度分(fèn)量🆚u3(Qs)、u4(Qs)
　　水溫測(cè)量所用的(de)鉑熱電阻(zǔ)其誤差限(xian)均爲±0.1℃,假設(she)滿足均勻(yun)分布,則:
 
4.6合(hé)成标準不(bú)确定度
　　爲(wèi)了便于分(fen)析,将以上(shang)各輸人量(liang)的标準不(bu)确定度⚽分(fèn)量列表彙(hui)🈲總,如表2所(suǒ)示。當全部(bù)輸入量彼(bi)此獨立或(huo)互不相關(guan)時,被測量(liang)的相對示(shi)值誤差E的(de)合成标準(zhǔn)不确定度(dù)爲:
 
　　所以該(gai)電磁流量(liàng)計在校準(zhun)點10m3/h處示值(zhí)誤差的不(bú)确定度爲(wei):
Ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測量結果(guǒ)及不确定(ding)度報告
　　根(gēn)據表2中的(de)數據,由不(bú)确定度傳(chuan)播率公式(shi)U2c=Σu2i,分析各标(biao)準不确定(ding)度分量方(fang)差u2i對合成(cheng)标準方差(chà)U2c的影響程(chéng)度,得到測(cè)量♈重複📱性(xing)、标.準裝置(zhi)及溫度、壓(ya)力和膨脹(zhàng)系數等其(qí)他因素引(yin)人的分量(liang)在最終評(ping)定結果🏒中(zhōng)的占比分(fèn)别爲6.1%、93.8%、0.1%。同理(li),根據校準(zhun)原始記💜錄(lù)對其餘🌈各(ge)流量校準(zhun)❤️點引人的(de)不确定度(dù)urel(Q)和urel(Qs)進.行分(fèn)析,得到🐪電(dian)磁流量計(ji)的測量結(jié)果如表㊙️3所(suo)示。
 
5結束語(yǔ)
　　測量不确(que)定度是一(yi)個定量說(shuo)明給出測(ce)量結果的(de)不🛀🏻可确定(dìng)程度和可(ke)信程度的(de)參數,表征(zheng)了測量結(jié)💃果的🍓分散(san)區間。通過(guò)對電👌磁流(liu)量計測量(liang)結果不.确(què)👉定度的評(píng)定并結合(he)圖🥵1、表2和表(biao)3的數據分(fèn)析,可以得(de)出下列結(jie)論:
1)随着校(xiao)準流量點(dian)的不同,各(ge)輸人量标(biāo)準不确定(ding)度分量🤞是(shì)一個關于(yú)Qs的線性函(hán)數,但相對(duì)不确定度(dù)基本保持(chí)一緻。這🈲也(yě)就是爲什(shi)麽在流量(liàng)計量中常(cháng)用✉️相對不(bu)🥰确定度表(biǎo)示的原因(yīn)所在。
2)被測(ce)量示值誤(wu)差的合成(cheng)标準不确(què)定度爲0.06%,而(ér)測量重複(fú)性和标準(zhun)裝置引人(ren)的标準不(bú)确定度分(fèn)量分别爲(wèi)🈲0.014%和0.055%。由不确(què)定度‼️傳播(bō)率可知，測(ce)量重複性(xing)和标準裝(zhuāng)置是測量(liàng)結果不㊙️确(que)定度引人(ren)的主要分(fèn)量,兩者在(zai)最終的不(bú)确定度評(píng)定中占比(bǐ)可達🆚到99.9%;而(ér)溫度、壓力(li)、膨脹系數(shu)等其他因(yin)素對最終(zhong)評定結果(guǒ)的影響僅(jin)爲0.1%。跟前者(zhě)❓相比，兩者(zhě)相差不止(zhi)一個數量(liàng)級,前🔴者在(zài)最終的評(ping)定結果中(zhōng)占着更爲(wèi)較大的比(bi)重。因此🈲在(zai)實際應用(yòng)中可🛀以忽(hu)略其對測(cè)量結果的(de)影響。
3)水流(liu)量标準裝(zhuang)置作爲計(jì)量标準,其(qi)不确定度(dù)的高低能(neng)直接反映(yìng)流量計的(de)測量誤差(cha),進一步驗(yan)證了計量(liàng)标準在量(liang)值傳遞與(yǔ)量值溯源(yuan)中起到的(de)重要🚶‍♀️作用(yòng)。同時，爲保(bǎo)證流量計(jì)在空🚩調系(xi)統中傳遞(di)量值的準(zhun)确統一,應(yīng)當做好流(liú)量儀表的(de)質量🏃🏻控制(zhi),按周期計(ji)劃定期檢(jian)定或校準(zhǔn)。
4)相比于單(dān)純的用測(ce)量誤差來(lai)表述測量(liang)結果,測量(liang)不确定度(du)實用性更(geng)強,表述更(gèng)加科學合(he)理,更能客(kè)👈觀地評價(jià)測量結果(guo)的質量和(hé)反映測量(liang).過程中各(gè)因素對測(ce)量結果的(de)影響。加強(qiáng)測量不确(que)定度理論(lun)♍的應用,在(zai)質量控制(zhì)具有重要(yào)意義。

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