電磁流量計(ji) 是一種基于(yú)電磁感應定(dìng)律,根據導電(dian)流體通過外(wài)加磁🈚場🌂時産(chan)生的電動勢(shì)來測量導電(diàn)流體流量的(de)一種新型流(liu)量測量儀表(biao)。測量時不受(shòu)流體密度、粘(zhan)度、電導率變(biàn)化的影響,感(gǎn)應電壓信号(hào)與管道内的(de)平均流速🥰呈(chéng)線性相關,測(cè)量精🤩度高。正(zheng)是由于這種(zhǒng)穩定的計量(liàng)特性,電磁流(liú)量計被廣泛(fàn)應用于制冷(leng)領域各種焓(hán)差實驗室、熱(re)泵實驗室及(ji)水冷實驗室(shì)💜,用作流量監(jiān)測的儀表。重(zhòng)點闡述了電(dian)磁流量計在(zài)溴化锂制冷(lěng)機流量測試(shi)中的應用及(jí)運行效果;文(wén)獻[7]提出利👌用(yong)電磁流量計(ji)等高精度設(shè)備,采用🙇‍♀️焓差(chà)法設計遠程(chéng)監控🈲移動式(shi)制冷設備性(xìng)能檢測儀，解(jie)決使用現場(chǎng)對制冷空調(diao)機組性能校(xiào)驗困難的問(wen)💋題;則利用電(dian)磁流量計等(deng)設備設計出(chu)一種以STM32F401RE爲控(kòng)制核心的🍓能(neng)耗監測系統(tong)用以評估水(shui)源熱泵系統(tong)的節能狀況(kuàng)。
　　然而,流量作(zuò)爲制冷空調(diào)系統冷熱量(liang)計量的重要(yao)🙇‍♀️測定參✏️數,其(qi)檢測相比于(yu)溫度、壓力等(deng)參數要複雜(za)得多。其主要(yao)原因在于流(liú)量計在工作(zuò)時，溫度、壓力(li)♻️、流速分布、空(kōng)管幹擾、流體(ti)電導率、流體(tǐ)相态以及磁(ci)場邊緣效應(ying)等諸多因素(sù)均會㊙️對測量(liang)結果産生偏(pian)🔴差。因此，測量(liàng)🌈結果是否準(zhǔn)⛱️确可靠,可信(xìn)程度如何,是(shì)實驗室每位(wei)試🈚驗人員都(dou)關心🌈的問題(ti)。測量不确定(ding)度是說明測(cè)量結果的不(bú)👈可确定程度(dù)和可信程度(du)的參數'。目前(qián)大多電磁流(liu)量計在計量(liang)特性方面也(ye)僅标明儀表(biao)的最大允許(xu)誤差或其準(zhǔn)确度等級,而(er)未對流量計(jì)測量結果的(de)🈲不确定度作(zuò)出🙇‍♀️相應的說(shuo)明，而流量測(ce)🌂量結果的表(biao)述必須在表(biao)明被測量值(zhí)的同時賦予(yǔ)該值相關的(de)測量不♈确定(dìng)度,才是完整(zhěng)并且有意♈義(yì)的。
　　鑒于流量(liàng)監測在空調(diao)制冷系統中(zhong)的重要性，以(yi)JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規程》和(hé)JJF1059-2012《測量不确定(dìng)度評定與表(biao)示》作爲技術(shu)支撐[16],對電☔磁(cí)流量計用水(shui)流量标準裝(zhuāng)置進行校準(zhǔn),建立數學模(mo)型,詳細闡述(shù)電磁流量計(ji)示值誤差的(de)不确定度評(ping)定方法,具體(tǐ)分析各個分(fen)量引人的标(biao)準♊不确定度(dù),并揭示各分(fen)量在合成标(biao)準不确定度(dù)中💘所占的比(bǐ)重。評定結果(guo)可供參考或(huo)符🏃合測量條(tiáo)件的予♈以直(zhi)接應用。
1概述(shù)
1.1測量依據.
　　依(yī)據JJG1033-2007《電磁流量(liàng)計檢定規程(cheng)》。
1.2測量标準
　　測(cè)量标準及主(zhǔ)要配套設備(bèi)爲經相應法(fǎ)定計量檢定(dìng)機構❤️檢⛷️定的(de)DN(65~100)mm水流量标準(zhun)裝置，不确定(dìng)度爲Urel=0.11%(k=2)。
1.3測量過(guo)程與方法.
　　在(zài)環境溫度20℃,相(xiàng)對濕度65%,外界(jie)磁場、機械振(zhen)動和噪聲對(duì)流量計🤟的影(ying)響忽略不計(jì)的條件下對(dui)DN80,最大流量qmax爲(wèi)100m3/h,精度等☂️級爲(wèi)0.5級的電磁流(liu)量計進行測(ce)量。計算電磁(ci)流量計測量(liang)結果的相對(dui)示值誤差，并(bìng)評定測量結(jie)果的不确定(dìng)度。
2數學模型(xíng)
2.1單次測量時(shí)的相對示值(zhí)誤差
　　電磁流(liu)量計各流量(liàng)點單次測量(liang)時的相對示(shì)值誤差(即第(dì)i個檢定點第(dì)j次檢定的相(xiàng)對示值誤差(chà)Eij,簡記爲E)爲:
 
　　式(shi)(1)中:E爲單次測(ce)量時被檢流(liu)量計的相對(duì)示值誤差(%);Q爲(wèi)單次測量時(shi)被檢流量計(jì)顯示的流量(liàng)值(m3);Qs爲單次🙇‍♀️測(cè)量時标準器(qì)換算到流量(liàng)計處狀态的(de)累積流量值(zhí)(m3)。
2.2單次測量時(shí)标準器換算(suan)到流量計處(chù)狀态的累積(ji)流🎯量值Q。
 
　　式(2)、式(shì)(3)中:V,爲單次測(cè)量時标準器(qì)測得的液.體(tǐ)實際體積(m3);β爲(wei)💘測量用液體(ti)在測量狀态(tai)下的體積膨(péng)脹系數🏃(℃-1);0,0m分别(bié)爲單次測量(liang)時标準器和(hé)流量計處的(de)液體溫度(℃);K爲(wèi)測量用液體(ti)在測量狀态(tài)下的壓縮系(xì)數(Pa-1);p。,pm分别爲單(dān)次測量時标(biāo)準☀️器和流量(liàng)計處的液🐕體(tǐ)壓力(Pa)。
2.3靈敏系(xì)數與不确定(dìng)傳播律
　　當被(bei)測量的測量(liang)模型爲線性(xìng)函數y=ƒ(x1，X2,...Xn),在Xi=xi時,靈(ling)敏系數ci通常(cháng)是對測量函(hán)數ƒ在Xi=xi處取--階(jiē)偏導數得到(dao)，即:
 
　　靈敏系數(shù)是一個有單(dān)位和符号的(de)量值，它表明(ming)了被測㊙️量估(gu)計❌值的不确(que)定度uc(y)受輸人(rén)量xi的不确定(dìng)度u(xi)影響的敏(mǐn)🔅感程度。當💃全(quán)部輸人量是(shi)彼此獨立或(huo)互不相關時(shí),被測量的估(gū)計值y的合成(cheng)标準不确定(dìng)度uc(y)爲:
 
式(5)中:分(fen)量ui(y)=ciu(xi)。
3示值誤差(chà)測量結果的(de)不确定度分(fèn)析
3.1數學模型(xíng)與靈敏系數(shu)
數學模型見(jian)式(1)
靈敏系數(shu)
 
3.2輸人量的标(biao)準不确定度(du)分析
　　由數學(xue)模型可知，測(ce)量結果相對(dui)示值誤差E的(de)标準不🙇‍♀️确定(dìng)度的主要來(lai)源于:
1)被檢流(liu)量計顯示的(de)累積流量值(zhí)Q引人的标準(zhun)不确定❤️度分(fèn)量;
2)标準器換(huan)算到流量計(jì)處狀态的累(lei)積流量值Q.引(yin)入的标🥰準🛀不(bú)‼️确定度分量(liang)。
3.3合成标準不(bú)确定度分析(xī)
　　由于Q≈Q。,則示值(zhi)誤差的合成(cheng)标準不确定(dìng)度爲:
 
　　該次試(shi)驗被檢對象(xiàng)爲0.5級最大流(liu)量qmax爲100m3/h的電磁(ci)流量計,其♋測(cè)量數據如表(biao)1所示下面以(yǐ)測量點10%qmmax=10m3/h爲例(lì),分别分析☁️相(xiang)對标準不确(que)😍定度urel(Q)和tUrel(Qs)。
 
3.4相對(duì)标準不确定(ding)度urel(Q)的分析
　　單(dān)次測量時被(bèi)檢流量計顯(xiǎn)示的累積流(liú)量值Q引人的(de)标準不确定(dìng)度分量urel(Q)主要(yao)來源于被檢(jiǎn)電磁流量計(ji)的測量重複(fú)性,用A類方法(fa)評定。根據JJG1033-2007《電(dian)磁流量計🚩檢(jian)定規程》流量(liang)計的重🤩複性(xìng)規定:當每個(gè)流量點重複(fu)檢定n次時,使(shǐ)用相👄對示值(zhí)誤差的流量(liàng)計的重複性(xìng)爲:
 
　　式(9)中:(Er)i爲被(bèi)檢流量計第(dì)i檢定點的重(zhòng)複性;Ei爲被檢(jiǎn)流量計第i檢(jiǎn)定點的相對(duì)示值誤差
 
　　所(suo)以該電磁流(liu)量計在10m3/h處的(de)重複性按式(shì)(9)計算得(Er)1爲0.025%,由(you)于在❓此測㊙️量(liàng)點下實際重(zhong)複測量了3次(cì),所以由被檢(jiǎn)電磁流量計(jì)的測量重複(fú)性引入的标(biao)準不确定度(dù)分量爲:
 
3.5相對(dui)标準不确定(dìng)度Urel;(Qs)的分析
3.5.1數(shù)學模型與靈(líng)敏系數
 
3.5.2輸人(rén)量的标準不(bú)确定度分析(xī)
　　标準器換算(suan)到流量計處(chu)狀态的累積(ji)流量值Qs引人(ren)的标準不确(què)定度分量主(zhu)要來源于:
1)水(shui)流量标準裝(zhuāng)置引人的标(biao)準不确定度(dù)分量u1(Qs)
　　标準裝(zhuāng)置由上一級(jí)法定計量技(jì)術機構檢定(ding)，查閱證書可(kě)知♍,水流量标(biāo)準裝置的相(xiang)對不确定度(du)爲Urel=0.11%(k=2),則:urel(Vs)=0.055%,Vs在10m3/h處的(de)測得值約爲(wei)122.363m3(取10m3/h處标準容(rong)積的平均值(zhí))，則:
 
2)檢測用介(jie)質的體積膨(peng)脹系數β引人(rén)的标準不确(que)定度分🍓量u2(Qs)
　　檢(jian)測介質爲循(xún)環水，測量時(shí)測得标準器(qi)和流量計處(chù)的水溫分💚别(bié)爲20℃和20.5℃。查閱相(xiàng)關資料得知(zhi)水在20℃時β=2.08×10-4℃-1且變(bian)化量爲±8×10-6°C-1。假設(shè)爲均勻分布(bu),則:
 
3)标準器和(he)流量計處的(de)液體溫度θs,θm引(yin)人的标準不(bu)确定度分量(liàng)u3(Qs)、u4(Qs)
　　水溫測量所(suǒ)用的鉑熱電(dian)阻其誤差限(xiàn)均爲±0.1℃,假設滿(man)♋足⚽均勻分布(bu),則:
 
4.6合成标準(zhun)不确定度
　　爲(wei)了便于分析(xi),将以上各輸(shu)人量的标準(zhun)不确定度分(fen)量列表🔆彙總(zǒng),如表2所示。當(dāng)全部輸入量(liang)彼此獨立或(huo)互不相關時(shí)❤️,被測量的相(xiàng)對示值誤差(cha)E的合成标準(zhun)不确🧡定度爲(wèi):
 
　　所以該電磁(cí)流量計在校(xiào)準點10m3/h處示值(zhí)誤差的不确(què)定度爲:
Ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測量(liang)結果及不确(que)定度報告
　　根(gēn)據表2中的數(shu)據,由不确定(ding)度傳播率公(gong)式U2c=Σu2i,分析各标(biao)準不确💃定度(dù)分量方差u2i對(duì)合成标準方(fang)差U2c的影響⛹🏻‍♀️程(cheng)度,得到測量(liang)重複☁️性、标✍️.準(zhǔn)裝置及溫度(dù)、壓力和膨🚶‍♀️脹(zhang)系數等其他(tā)因素引人的(de)分🈲量在最終(zhong)評定結果中(zhōng)的占比🍉分别(bié)爲6.1%、93.8%、0.1%。同理,根據(ju)校準原始記(jì)錄對其餘🛀🏻各(gè)流量校準點(diǎn)引人的不☂️确(que)定度urel(Q)和urel(Qs)進🤟.行(háng)分析,得到電(dian)磁流量計💔的(de)測量結果如(ru)表3所示。
 
5結束(shù)語
　　測量不确(que)定度是一個(ge)定量說明給(gei)出測量結果(guǒ)的🔞不可确定(ding)程度和可信(xin)程度的參數(shu),表征了測量(liàng)結果的⛹🏻‍♀️分散(san)🏃🏻‍♂️區間。通過對(dui)電💛磁流量計(jì)測量結果不(bu).确💰定度的💁評(ping)定并✨結合圖(tú)1、表2和表💛3的數(shù)據分析,可以(yǐ)得🆚出下列結(jié)論:
1)随着校準(zhǔn)流量點的不(bú)同,各輸人量(liang)标準不确定(ding)度分量是一(yi)個關于Qs的線(xiàn)性函數,但相(xiang)對不确定度(dù)基本保持一(yi)緻。這也就是(shi)爲什麽在流(liú)量計量中常(cháng)用相對不🥵确(que)定度表示的(de)原因所在。
2)被(bei)測量示值誤(wù)差的合成标(biāo)準不确定度(dù)爲0.06%,而測量👌重(zhòng)複性和标準(zhǔn)裝置引人的(de)标準不确定(dìng)度分量分别(bié)爲0.014%和0.055%。由不确(què)定度傳播率(lü)可知，測量重(zhòng)複性和标🥵準(zhǔn)裝置是測量(liang)結果不🚶确定(ding)度🌐引人的主(zhu)要分量,兩者(zhě)在最終的不(bú)确定度評定(ding)中占比可達(da)到99.9%;而溫度🐇、壓(ya)力、膨脹系數(shu)等其他因素(su)對最終評定(dìng)結果的影💜響(xiǎng)僅爲0.1%。跟前者(zhě)相比，兩者相(xiàng)差不止一個(gè)數量級,前者(zhě)在最終的評(ping)定⚽結果中占(zhàn)着更爲較大(dà)的比重。因🏃🏻此(cǐ)在實際應用(yong)中可🍓以忽略(luè)其對測量結(jie)果的影響✔️。
3)水(shui)流量标準裝(zhuāng)置作爲計量(liang)标準,其不确(que)定度的高低(di)能直⛷️接🌍反映(ying)流量計的測(ce)量誤差,進一(yī)步驗證了計(ji)量标準在量(liàng)值傳遞與🈲量(liang)值溯源中起(qǐ)到的重要作(zuo)用。同時，爲保(bao)證流量計在(zai)空調系統中(zhōng)傳遞量值的(de)準确統🚶一,應(ying)當做💁好流量(liàng)儀📧表的質量(liang)控制,按周期(qī)計劃定期檢(jiǎn)定或校準。
4)相(xiang)比于單純的(de)用測量誤差(cha)來表述測量(liang)結果,測量不(bú)确定度實用(yòng)性更強,表述(shù)更加科學合(hé)理,更能客觀(guan)地評價👉測量(liang)結果的質量(liàng)和反映測量(liang).過程中各因(yin)素對測量結(jie)果的影響。加(jiā)強測量不确(què)定度理論的(de)應用,在🈲質量(liàng)控制具有重(zhòng)要㊙️意義。

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