摘要(yao)： 氣體流(liú)量計 作(zuo)爲貿易(yi)計量的(de)重要計(jì)量器具(ju)其使用(yòng)已經越(yuè)來越廣(guang)泛❗，與此(cǐ)同時該(gāi)流量儀(yi)表的量(liàng)值傳遞(di)工作具(jù)🔅有愈加(jia)重👅要的(de)❄️意義。氣(qi)體流量(liàng)儀表與(yǔ)臨界流(liu)文丘裏(lǐ)噴嘴法(fǎ)氣體流(liú)量标💚準(zhǔn)裝置同(tong)軸連接(jiē)方法，搭(da)建了試(shi)驗裝置(zhi)，可實現(xiàn)該類儀(yí)表與标(biāo)準裝置(zhi)誤差在(zai)±1mm内的同(tóng)軸連接(jie)，可以更(gèng)好地完(wán)成氣體(tǐ)🐅流量儀(yí)表的🤩量(liang)值傳遞(dì)工🛀🏻作📞。
　　近(jin)年來，伴(ban)随着經(jīng)濟的發(fa)展，我國(guo)能源的(de)需求愈(yù)加強烈(liè)，随之而(er)🐪來的能(néng)源危機(ji)的挑戰(zhàn)使能源(yuan)計量的(de)準确率(lü)問題日(ri)益顯著(zhe)，氣🏒體流(liú)量計廣(guǎng)泛應用(yòng)于天然(rán)氣、蒸汽(qi)等領域(yu)的貿易(yi)結算中(zhōng)，均屬于(yú)我國計(jì)量法規(gui)定的強(qiáng)制檢定(dìng)範圍，因(yin)此🔞氣體(tǐ)流量計(ji)也越來(lái)越受到(dào)計量部(bu)門的重(zhong)視💁，如何(hé)實現該(gāi)類儀表(biǎo)更準确(que)的量值(zhí)傳遞成(cheng)爲計量(liàng)部門面(mian)對的新(xin)問題。
　　目(mu)前，國内(nei)的氣體(tǐ)流量标(biao)定裝置(zhì)主要有(you)鍾罩式(shi)氣體流(liu)🈲量标準(zhun)裝置、PVTt式(shì)氣體流(liú)量标準(zhun)裝置、以(yi)精度 容(róng)積式流(liú)量計 爲(wèi)标準表(biǎo)法氣體(tǐ)流量标(biāo)準裝置(zhì)和臨界(jie)流文丘(qiu)裏🚩噴嘴(zui)法氣體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)等。其中(zhōng)，鍾罩式(shi)氣體流(liu)量标準(zhǔn)裝置、PVTt式(shì)📧氣體📱流(liu)量标準(zhun)裝置結(jie)構較爲(wèi)複雜，且(qie)價格🐇昂(ang)貴；而✂️容(róng)積式流(liú)量計需(xu)要進口(kǒu)、價格昂(áng)貴、且精(jing)度易發(fā)生變化(huà)，不易日(rì)後維護(hù)[1]。臨界流(liú)文丘裏(lǐ)噴嘴法(fa)氣體✊流(liú)量标準(zhǔn)裝置是(shi)以音速(su)噴嘴作(zuò)爲标準(zhun)表，其結(jie)構簡單(dan)可靠，無(wú)可動部(bu)件，能夠(gou)準确地(di)調節和(he)控制流(liu)量，是🙇‍♀️目(mù)前我國(guó)省市級(jí)計量單(dān)位普遍(bian)采用的(de)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置。
　　上(shang)世紀60年(nián)代末，英(yīng)國國家(jia)工程試(shi)驗室、法(fa)國煤氣(qi)公🔱司、英(ying)🚩國煤氣(qi)🧡公司工(gōng)程研究(jiu)所、美國(guó)國家标(biao)準局、Colorado工(gong)程研究(jiū)所💁、日本(ben)國家計(ji)量研究(jiu)所就将(jiāng)臨界流(liu)文丘🆚裏(lǐ)噴嘴用(yong)于高壓(ya)大流量(liàng)測試。從(cóng)上世紀(ji)80年代開(kai)始，國内(nèi)許多科(ke)研院所(suo)😍開展了(le)針對噴(pēn)嘴裝置(zhi)相關研(yan)🤟究，事實(shi)證明臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qì)🛀🏻體流量(liàng)标準裝(zhuāng)置是一(yi)種簡單(dan)可靠、精(jīng)度高🏃🏻、擴(kuo)展不确(què)定度較(jiao)小的裝(zhuāng)置，現👌已(yi)被ISO采🌐納(na)爲國際(jì)标準ISO9300[2]。
　　在(zai)計量部(bù)門檢定(ding)過程中(zhong)，目前尚(shàng)無一種(zhǒng)确定被(bei)檢流量(liang)計 與标(biāo)準裝置(zhi)同軸連(lián)接的方(fāng)法，普遍(bian)依靠人(ren)眼觀測(ce)‼️以🧡及經(jīng)驗實現(xian)流量計(jì)與标準(zhun)裝置的(de)連接，這(zhè)一方🐆面(mian)增加了(le)檢定人(rén)員的工(gōng)作量以(yi)及工作(zuo)難度，另(ling)一面如(rú)若流量(liang)計不能(neng)準确同(tóng)軸連接(jie)在管道(dào)上，将會(hui)引起流(liú)經流量(liàng)計内氣(qi)體的洩(xiè)露，其次(ci)還會影(yǐng)響流🛀量(liang)計内部(bu)氣❌體旋(xuan)渦的産(chǎn)生，進而(er)影響檢(jiǎn)測的精(jing)度💯，這無(wú)疑給檢(jiǎn)定工作(zuò)帶來了(le)額外的(de)不必要(yao)的⛱️誤差(chà)。爲了實(shí)現檢定(ding)的精度(dù)，更❌準确(què)地完成(chéng)國家能(neng)源計量(liàng)工作的(de)量值傳(chuan)遞🔞，維護(hù)用戶的(de)經濟利(li)益，需要(yao)研㊙️究被(bèi)檢流量(liàng)計與臨(lin)界流文(wén)丘裏噴(pēn)嘴法氣(qì)體标準(zhun)📐裝置同(tóng)軸連接(jie)的方法(fa)，制定可(kě)行方案(an)，提高檢(jiǎn)定的⚽精(jīng)度，并提(tí)高檢定(ding)過程的(de)自動化(huà)程度和(hé)檢定效(xiào)率🔞。
1方法(fǎ)原理以(yǐ)及試驗(yàn)系統的(de)搭建
　　被(bei)檢流量(liàng)計與臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pēn)嘴法氣(qi)體标準(zhǔn)裝置同(tóng)軸連接(jiē)的方法(fa)，基于該(gāi)方法的(de)試驗裝(zhuang)置由視(shi)頻采集(jí)模塊、紅(hóng)外探測(ce)模塊、視(shi)頻顯示(shi)模塊和(he)信息處(chù)理系統(tǒng)組成，如(rú)圖1所示(shi)。

　　該系(xi)統中，信(xin)息處理(lǐ)系統是(shì)一個嵌(qiàn)入式系(xi)統的最(zuì)🈲小🍉系統(tong)，主要由(you)嵌入式(shì)處理器(qi)、電源子(zǐ)系統、SDRAM子(zǐ)系統☀️、Flash子(zǐ)系統、複(fú)👉位系統(tong)以及串(chuan)口和JTAG調(diao)試接口(kǒu)等部分(fèn)組🌍成。視(shi)頻采集(jí)模塊，包(bāo)括視頻(pin)解碼芯(xin)片🔴和視(shi)頻采集(jí)攝像頭(tóu)兩部分(fèn)，攝像頭(tóu)負責視(shì)頻信息(xī)的采集(jí)，視頻⭕解(jie)碼芯片(pian)把攝像(xiang)頭采集(jí)⛹🏻‍♀️到的視(shì)頻信❤️号(hào)編碼後(hou)送給信(xin)息處理(li)系統處(chù)理。紅外(wài)探測模(mó)塊，由紅(hóng)外光電(dian)三極管(guan)、單片機(ji)、可觸摸(mō)液🤩晶屏(ping)組成，光(guāng)電三極(jí)管将檢(jian)測到的(de)光電壓(ya)值🤞傳送(sòng)給單片(pian)機，單👉片(pian)機将處(chù)理後的(de)信息顯(xiǎn)示在觸(chu)摸液晶(jing)屏上。視(shi)頻顯示(shi)模🙇‍♀️塊包(bāo)❗括視頻(pín)編碼芯(xin)片和LCD顯(xiǎn)示屏兩(liang)部分，視(shi)頻采集(jí)模塊🏃‍♀️采(cǎi)集到的(de)視頻信(xìn)息，經過(guo)♍信息處(chù)理系統(tong)處理後(hòu)，再通過(guò)⁉️視頻編(bian)碼芯片(piàn)編碼💃，輸(shū)出到LCD顯(xian)示屏上(shàng)。
1.1視頻采(cǎi)集模塊(kuai)
　　紅外光(guāng)源作爲(wèi)檢測系(xì)統的光(guāng)源部分(fen)，其作用(yong)即可以(yǐ)♋實時傳(chuan)輸管道(dào)内部圖(tú)像，提供(gong)給操作(zuo)人員直(zhí)觀的管(guǎn)㊙️道内部(bù)視💋覺信(xin)息，又可(kě)以在管(guǎn)道内部(bu)發出一(yī)束充滿(man)管道的(de)紅外光(guāng)柱，以便(biàn)于接收(shōu)端探測(ce)。紅外電(diàn)視技術(shù)🈲是一種(zhǒng)成熟的(de)識别成(cheng)像技術(shu)，其将電(dian)視技術(shu)與主動(dong)紅外夜(ye)視技術(shù)相結合(he)，用不可(kě)見紅外(wai)輻射主(zhu)動照明(ming)目标，并(bing)用對此(ci)紅外輻(fú)射波段(duàn)敏感的(de)高靈敏(min)攝像機(ji)攝像的(de)手段進(jin)行夜視(shì)。它綜合(he)了紅外(wai)主動夜(ye)視不受(shou)環境照(zhao)度限制(zhi)，能在完(wán)全黑暗(an)的環境(jìng)中攝像(xiàng)、成本低(di)、圖像相(xiang)對清晰(xi)的特點(diǎn)‼️，以及🚩電(diàn)視方法(fa)能傳輸(shū)圖像、能(néng)錄像的(de)特點。如(ru)圖2所示(shi)，本✂️裝置(zhi)選用工(gong)業級紅(hong)外攝像(xiang)頭作爲(wèi)紅外光(guāng)源，将攝(shè)💁像頭采(cai)集到的(de)管道内(nei)部👅圖像(xiang)傳輸進(jìn)可移動(dong)液晶顯(xiǎn)示屏，方(fang)便檢測(ce)人員實(shí)時觀察(cha)🔴管道㊙️内(nèi)部流量(liang)計與管(guan)道同軸(zhou)情況。

1.2紅(hóng)外探測(ce)模塊
　　紅(hong)外探測(ce)技術，是(shì)利用紅(hóng)外光實(shi)現檢測(ce)各類參(cān)數的技(jì)術。紅👈外(wài)光是一(yī)種波長(zhǎng)介于微(wei)波與可(ke)見光之(zhi)間的電(dian)磁波輻(fú)射，肉眼(yan)無‼️法覺(jiào)察。要探(tan)測到這(zhè)種輻射(she)，并測量(liàng)其大小(xiao)，必須将(jiang)它轉換(huàn)成可以(yǐ)探測得(de)到的其(qí)他物理(li)量。物體(ti)經紅外(wài)輻射照(zhao)射後所(suo)産生的(de)⛱️反應，隻(zhi)要其大(da)小可以(yi)被測量(liàng)，均可用(yong)來檢測(ce)紅外輻(fu)射的強(qiáng)弱🌐。紅外(wai)探測器(qi)的主要(yào)原理是(shi)光電效(xiao)應和紅(hóng)外熱效(xiào)應。這些(xiē)效應基(ji)本以電(dian)信号形(xing)式輸出(chu)，或㊙️者以(yi)其它方(fāng)式轉換(huàn)成電信(xin)号輸出(chu)。紅⭐外光(guang)電三極(ji)管是一(yi)種典型(xíng)的紅🐆外(wài)器件，它(tā)是一種(zhǒng)晶體🔆管(guǎn)，是在光(guāng)電二極(jí)管技術(shù)的基🧡礎(chu)之上發(fā)展起來(lái)的光電(diàn)器件，本(běn)身具🏃🏻有(yǒu)放大功(gōng)能[3]。它有(yǒu)三個電(dian)極。電極(jí)之間的(de)電🈲阻會(huì)随着光(guāng)照大小(xiao)的變化(hua)而變化(hua)。如圖3所(suo)示，本裝(zhuāng)置選👌用(yòng)8個紅外(wai)光電三(sān)極管作(zuò)爲光🐉電(dian)探測元(yuán)件，安裝(zhuāng)在輔助(zhù)标準♋法(fa)蘭内側(ce)，探出法(fa)蘭管道(dao)内壁1mm，輔(fǔ)助标準(zhǔn)法蘭可(kě)通過螺(luo)栓固定(dìng)在被檢(jiǎn)流量計(ji)法蘭上(shàng)，其可以(yǐ)靈敏地(di)探測到(dào)紅外光(guāng)源發出(chū)的紅外(wài)光線，并(bìng)将光😄強(qiang)轉換爲(wèi)電壓信(xìn)号由數(shù)據傳輸(shu)系統🈲輸(shū)出到液(yè)晶終端(duān)，以供檢(jian)測人員(yuán)判㊙️斷管(guan)道同🙇‍♀️軸(zhóu)情況，若(ruò)8個探✨測(ce)器檢測(cè)電壓相(xiàng)同則可(kě)認爲流(liú)量計😘與(yǔ)裝置在(zài)±1mm誤差範(fan)圍内實(shi)現了同(tóng)軸連🤩接(jie)。

1.3數據傳(chuán)輸及處(chù)理與圖(tú)像的解(jiě)析
　　根據(jù)紅外成(chéng)像的原(yuán)理，紅外(wai)攝像機(jī)拍攝的(de)圖像和(he)普通🌈的(de)彩⭐色攝(shè)像機拍(pāi)攝的圖(tú)像相比(bi)有一些(xiē)不同的(de)特點，比(bǐ)🐆如：紅🔆外(wài)圖像噪(zao)點比較(jiao)多，邊緣(yuán)不明顯(xian)。爲了實(shí)現⛹🏻‍♀️後期(qī)準确的(de)識别，需(xū)要‼️對圖(tu)像進行(háng)預處理(lǐ)。通過圖(tú)像的去(qu)噪技📧術(shù)，會減少(shǎo)📱噪點對(duì)圖像的(de)影響；通(tong)過對比(bǐ)度增強(qiang)技術，可(kě)以把運(yùn)動目标(biāo)和背景(jing)的🔅區分(fen)度變大(dà)，提高實(shi)時檢測(ce)時的正(zheng)确率。圖(tu)4爲

　　整(zheng)個同軸(zhou)度檢測(ce)系統工(gong)作流程(cheng)，圖5爲試(shì)驗裝置(zhi)液晶終(zhong)端顯示(shì)，分别爲(wèi)視頻終(zhong)端和紅(hóng)外探測(ce)終端，顯(xiǎn)示信息(xi)可直接(jie)反饋給(gei)檢測人(ren)員以便(bian)于操作(zuò)。

2試驗分(fen)析
　　試驗(yan)依據國(guó)家檢定(dìng)規程JJG1121-2015《 旋(xuan)進旋渦(wo)流量 計(jì)》[4]進行，選(xuǎn)用某儀(yí)表企業(ye)生産精(jing)度等級(ji)爲1.5級，DN80口(kou)徑，型🏒号(hao)✨爲LUX-80的旋(xuan)進旋渦(wo)流量計(ji)，儀表編(bian)号爲1412190，流(liú)量範圍(wéi)（18～200）m3/h，試驗如(ru)圖🔴6所示(shì)。圖7爲輔(fu)助标準(zhǔn)法蘭内(nei)側光電(dian)三極管(guǎn)編号分(fèn)布。


　　由表(biao)2試驗數(shù)據可知(zhi)，當儀表(biao)按照表(biao)1情況對(dui)準同軸(zhóu)情況下(xia)🔆，依據規(gui)程進行(háng)檢定，該(gai)儀表qt≤q≤qmax相(xiàng)對示值(zhi)誤差1.18%，重(zhòng)複性誤(wù)差0.07%，qmin≤q＜qt相對(duì)示🏃‍♀️值誤(wù)差+2.09，重複(fú)性誤差(cha)0.14%，儀表系(xì)數爲10108.3（1/m3），精(jīng)度等級(jí)符合1.5級(ji)。當㊙️儀表(biǎo)在表2未(wei)實🍉現對(dui)準同軸(zhóu)🚩，儀表軸(zhou)線⛹🏻‍♀️中心(xin)高于标(biāo)準裝置(zhi)軸線中(zhōng)心情況(kuàng)下，該🔴流(liu)量計各(gè)點儀表(biǎo)系數已(yi)經發生(sheng)變化，尤(you)其在小(xiao)流🔞量點(diǎn)變化顯(xian)著，偏差(cha)達到+102.7（1/m3），儀(yí)表系數(shu)整體偏(piān)差了-101.3（1/m3），依(yī)據規程(cheng)經檢定(ding)，該✔️儀表(biǎo)qmin≤q＜qt區間示(shì)值誤差(cha)超差，精(jīng)度等級(ji)不符合(hé)1.5級，檢定(dìng)結🔴果不(bú)合格[5]。


　　因(yīn)此可見(jian)計量部(bù)門檢定(ding)人員在(zài)檢定時(shi)由于人(rén)爲未同(tong)軸連接(jie)流量計(jì)的失誤(wù)引入的(de)誤差足(zu)以産生(sheng)檢定誤(wu)判情況(kuàng)。
3結語
　　氣(qì)體流量(liang)計作爲(wei)貿易計(ji)量的重(zhong)要計量(liang)器具其(qí)使用已(yi)經越來(lái)越廣泛(fan)，目前廣(guǎng)泛應用(yong)于天然(rán)氣、蒸汽(qi)等貿易(yì)結算領(ling)域。與♉此(cǐ)同時該(gai)流量計(ji)的量值(zhi)傳遞⭐工(gong)作也愈(yu)加重要(yao)，其量值(zhí)溯源的(de)精度㊙️直(zhí)接關系(xì)到🔞企業(yè)和百姓(xìng)的切身(shen)經濟利(li)益。氣體(ti)流量🌈計(jì)與臨界(jiè)流文丘(qiu)裏噴嘴(zui)法氣體(ti)流量标(biāo)準裝置(zhi)同軸連(lián)接方🚶法(fa)，目标爲(wèi)實現該(gāi)類流量(liàng)計與🥵标(biāo)準裝置(zhi)誤差在(zai)±1mm内的同(tong)軸連接(jie)。經過試(shì)驗分析(xi)進一步(bu)證明了(le)氣體流(liú)量計與(yǔ)标準裝(zhuāng)置同軸(zhóu)連接的(de)重要性(xing)🌏。

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