【摘要】浮子(zi)流量計 是一種(zhǒng)常用的可變截(jié)面式壓差流量(liàng)計量裝置，結構(gòu)簡單、成🧑🏽‍🤝‍🧑🏻本低、工(gōng)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(yě)金、輕化工業、食(shi)❌品衛生等工業(yè)領域中廣泛應(ying)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(bu)确定度。測量不(bu)确定度是一🥰種(zhong)對測量結果可(kě)信程度🚩的表示(shi)方式，文章後半(bàn)部分講述了鍾(zhong)罩式氣🌏體流量(liang)标準裝置檢定(ding)浮子流量計時(shí)，其🌏測得值的示(shi)值誤差不确定(ding)度評定☔方法。依(yī)據檢定規程氣(qì)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(zhi)誤差的換算公(gong)式建立測量模(mo)型，分别計算相(xiàng)關關系的輸入(rù)量的不确定🏃🏻‍♂️度(dù)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(zhi)，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(cheng)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(ti)積式流量儀表(biǎo)。它具有機械結(jié)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(dian)，尤其可以測量(liang)😄低雷諾數小流(liú)量🌏介質的特點(diǎn)，因此在液體、氣(qì)體的流量⁉️測量(liang)和自動控制系(xi)統中被廣泛應(yīng)☀️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(zǐ)流量計，金屬管(guan)浮子流量計。
　　玻(bō)璃管浮子流量(liang)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(fu)子流量計适用(yong)于測量管道🏒直(zhi)徑小于100mm的小流(liu)量，使☂️用該流量(liàng)計必須安裝在(zai)垂直方向的🔴管(guǎn)道上，流體介質(zhi)自下而上通過(guo)。 玻璃管浮子流(liu)量計 的主要測(ce)量元件是一根(gēn)垂直安裝且上(shàng)面大、下面小的(de)💜錐🌈形玻璃管，和(hé)一個在内部可(kě)以上下移動的(de)🛀🏻浮子。當流體自(zì)下而🏃🏻‍♂️上經過錐(zhuī)形玻璃管時，浮(fú)子的上下端💃之(zhī)間産生壓差，浮(fú)子在此差壓作(zuò)用下上升。當浮(fu)子所受差壓力(li)、所受浮力💃及粘(zhān)性升力與浮子(zi)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(liu)體流量與浮子(zi)上升高度，即與(yu)流量計的流👨‍❤️‍👨通(tong)面積之間存在(zài)着一定的比例(lì)關系，浮子的位(wei)置高度所在的(de)刻度可作爲流(liu)量計示值。
　　金屬(shu)管浮子流量計(ji) 特點在于結構(gòu)簡單、工作可靠(kao)、精度高、适用範(fan)圍廣。與玻璃管(guan)浮子流量計相(xiang)比較，能耐較高(gao)的壓力。該流量(liàng)計具有就地指(zhǐ)⛷️示、電遠傳、限位(wèi)開關報警、耐腐(fǔ)蝕、夾套🌈型、阻尼(ní)型和防爆型等(deng)🐆多設計👨‍❤️‍👨品種。廣(guang)泛應👣用于國防(fáng)、化工、石油、冶金(jin)、電力、環保、醫藥(yao)和輕工等🈲行業(yè)的液體、氣體流(liu)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(xì)統，以不接觸方(fang)式，将浮子位移(yi)🚶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(chuán)信号，實現🧡遠距(ju)離顯示🧡、記錄、積(ji)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(zao)商需要🏃🏻以标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下的幹空(kōng)氣作爲氣體标(biao)尺分度。如果💃金(jīn)屬管浮🚶子流量(liang)計😍在特殊壓力(li)下的校準時，氣(qì)體在流量計的(de)出口直接排放(fàng)到♋大氣，将會在(zài)浮子處産生較(jiao)大的壓力損失(shi)，引起數據缺乏(fá)真實。因此在這(zhè)樣的工況條件(jian)下，應當在流量(liang)計的出口安裝(zhuāng)一個閥門，以便(biàn)對所需流量值(zhi)進行設定；當浮(fu)子上方🌈維持标(biāo)校壓力時，氣體(ti)将在閥門處膨(péng)脹。測量時還📧應(ying)保證管道壓力(lì)不小于5倍儀表(biao)壓力⭐損失，以确(què)保浮子工作✉️穩(wěn)定，因此，一般測(cè)量💛氣體的儀表(biao)配有氣體阻尼(ni)器，以最大限度(du)減小浮子震蕩(dàng)。
　　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(zhǎn)檢定時，從被檢(jian)計量器具重複(fu)性、标準器引入(ru)的不确定度分(fèn)量、氣體流量溫(wēn)度及壓力補償(cháng)方面的考慮，對(dui)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(liu)量計檢定規程(cheng)》
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(li)爲（86~106）kPa。
1.3計量标準
　　鍾(zhong)罩式氣體流量(liang)标準裝置（以下(xià)簡稱鍾罩），精度(dù)等級爲0.2級。
1.4被檢(jian)對象
　　氣體浮子(zi)流量計（以下簡(jiǎn)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(jiè)質：空氣。
1.5檢定方(fang)法
　　鍾罩排出氣(qi)體流入流量計(ji)，測量排出鍾罩(zhao)的氣體體積和(hé)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(zài)刻度狀态下的(de)實際流量。當檢(jian)定用介質密度(dù)與刻度介質密(mì)度不同時，實際(ji)流㊙️量應進行🏃修(xiu)正。計算流量計(jì)的刻度流量與(yu)流量計在刻度(dù)狀态下🏃‍♂️的實際(ji)流量之差，即可(ke)得到該浮子流(liú)量計的示值誤(wu)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(jì)的刻度流量(L/min)；pN、ps、pm——分(fen)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(wèi)刻☎️度狀态、鍾罩(zhào)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(du)u(qVS)評定
　　輸入量qVS的(de)不确定度主要(yào)來源于流量計(jì)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(liàng)計在刻度6L/min流量(liang)下連續測量6次(ci)，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(shí)驗标準差

1. 輸入(rù)量V的标準不确(que)定度u(V)的評定

　　輸(shu)入量V的不确定(ding)度主要來源于(yu)鍾罩式氣體流(liú)量🍓标準裝置的(de)不确定度，采用(yong)B類方法進行評(píng)定。0.5級鍾罩流量(liang)測量不确定度(du)爲Urel=0.5%，包含因子k=2，當(dang)标準容積爲👈50L時(shi)，則标準不确定(dìng)度爲

3.3輸入量ps的(de)标準不确定度(du)u(ps)的評定
　　輸入量(liang)ps的不确定度是(shi)由傾斜式微壓(ya)計和空盒氣壓(yā)表的示🥵值誤差(cha)引起的不确定(dìng)度u(ps1)，由鍾罩的壓(ya)力波動引起🤟的(de)不确定🐅度u(ps2)，采用(yòng)B類方法進行評(ping)定。
　　1.0級傾斜式微(wēi)壓計的最大允(yun)許誤差爲±1.0%，當鍾(zhōng)罩内壓🔞力爲2000Pa時(shi)，最大示值誤差(cha)爲±20Pa，空盒氣壓表(biǎo)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(shì)微壓計和空盒(he)氣壓表的示值(zhi)誤差之和🍓應在(zai)±220Pa範圍内服從三(sān)角分布，包含因(yīn)子k=/6，則标準不确(què)定度爲

3.4輸入量(liang)Ts的标準不确定(ding)度u(Ts)的評定
　　輸入(ru)量Ts的不确定度(du)是由溫度計的(de)示值誤差引起(qǐ)的不👅确定度u(Ts1)，檢(jiǎn)定過程中鍾罩(zhao)内的氣體溫度(dù)波動引起的不(bú)确定度u(Ts2)，采用B類(lei)方法進行評定(dìng)。
　　分度值爲0.2℃的工(gōng)作用玻璃液體(tǐ)溫度計的最大(dà)允許誤差🏃🏻‍♂️爲±0.3℃，即(jí)爲±0.3K，估計服從均(jun)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(jun)👈勻分⛷️布，包含因(yīn)子k=/3，所以，标準不(bú)确定度爲


3.5輸入(ru)量pm的标準不确(que)定度u(pm)的評定
　　輸(shu)入量pm的不确定(ding)度是由傾斜式(shi)微壓計、空盒氣(qì)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(suǒ)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入量Tm的标(biao)準不确定度u(Tm)的(de)評定
　　輸入量Ts的(de)不确定度是由(yóu)溫度計的示值(zhi)誤差和檢定過(guo)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(dù)是由電子秒表(biǎo)的示值誤差引(yin)起的，電子秒表(biǎo)的最大允許誤(wù)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(bú)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(zhǔn)不确定度一覽(lǎn)表
見表1。
4.3合成标(biao)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(hé)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(qǔ)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(zǐ)流量計在流量(liang)計刻度爲6L/min，相對(duì)擴展不确定度(du)🚶‍♀️爲♈
Urel=0.5%　k=2
7結束語
　　以上(shàng)對被檢浮子流(liu)量計測量結果(guo)的不确定度來(lai)🌂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(dìng)校準❤️工作的參(can)考。

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