摘(zhai)要： 氣體流(liu)量計 作爲(wei)貿易計量(liang)的重要計(ji)量器具其(qi)使用已經(jing)越來越廣(guang)泛，與此同(tong)時該流量(liang)儀表的量(liang)值傳遞工(gong)作具有愈(yu)加重要的(de)意義。氣體(ti)流量儀表(biao)與臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴法氣體(ti)流量标準(zhun)裝置同軸(zhou)連接方法(fa)，搭建了試(shi)驗裝置，可(ke)實現該類(lei)儀表與标(biao)準裝置誤(wu)差在±1mm内的(de)同軸連🈲接(jie)，可以更好(hao)地完成氣(qi)體流量儀(yi)表的量值(zhi)傳遞工作(zuo)。
　　近年來，伴(ban)随着經濟(ji)的發展，我(wo)國能源的(de)需求愈加(jia)強烈，随之(zhi)而♉來的能(neng)源危機的(de)挑戰使能(neng)源計量的(de)🈲準确率問(wen)題日益顯(xian)著，氣體流(liu)量計廣泛(fan)應用于天(tian)然氣、蒸🐕汽(qi)等領域的(de)貿易結算(suan)中，均屬于(yu)我國計量(liang)法規定的(de)強制檢定(ding)範圍，因此(ci)氣體流量(liang)計也越來(lai)☎️越受到計(ji)量‼️部門的(de)重視🈲，如何(he)實現該類(lei)儀表更準(zhun)确的量值(zhi)傳遞⛱️成爲(wei)計量部門(men)面對的新(xin)問題🏃🏻。
　　目前(qian)，國内的氣(qi)體流量标(biao)定裝置主(zhu)要有鍾罩(zhao)式氣體流(liu)量标準裝(zhuang)置、PVTt式氣體(ti)流量标準(zhun)裝置、以精(jing)度 容積式(shi)流量計 爲(wei)标準表法(fa)氣體流量(liang)标準裝置(zhi)和臨界流(liu)文丘裏💃🏻噴(pen)嘴法氣體(ti)流量标準(zhun)裝置等。其(qi)中，鍾罩式(shi)氣體流量(liang)标準裝置(zhi)、PVTt式氣體㊙️流(liu)量标準裝(zhuang)置結構較(jiao)爲複雜，且(qie)價格昂貴(gui)；而容積式(shi)流量計需(xu)要進🔞口、價(jia)格昂貴、且(qie)精度易發(fa)生變化，不(bu)易日後維(wei)護[1]。臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴法氣體(ti)流量标準(zhun)裝💞置是以(yi)音速噴嘴(zui)作爲标㊙️準(zhun)表，其結構(gou)簡單可靠(kao)，無可動部(bu)件，能夠準(zhun)确♍地調節(jie)和控制流(liu)量，是目前(qian)我🙇‍♀️國省市(shi)級🙇‍♀️計量單(dan)位普遍采(cai)用的氣體(ti)流量标準(zhun)裝置。
　　上世(shi)紀60年代末(mo)，英國國家(jia)工程試驗(yan)室、法國煤(mei)氣公司⭕、英(ying)國煤氣公(gong)司工程研(yan)究所、美國(guo)國家标準(zhun)局、Colorado工程研(yan)究所、日本(ben)國家計量(liang)研究所就(jiu)将臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴用于高(gao)壓大流量(liang)測試❤️。從上(shang)世紀80年代(dai)開始🐅，國内(nei)許多科研(yan)院所開展(zhan)了針對噴(pen)嘴裝置相(xiang)關研究，事(shi)實證明臨(lin)界流文丘(qiu)裏噴嘴法(fa)氣體流量(liang)标準🐕裝置(zhi)是一種簡(jian)💃單可靠、精(jing)度高、擴展(zhan)不确定度(du)🌍較小⛹🏻‍♀️的裝(zhuang)置，現❌已被(bei)ISO采納爲國(guo)際标準ISO9300[2]。
　　在(zai)計量部門(men)檢定過程(cheng)中，目前尚(shang)無一種确(que)定被檢流(liu)量計 與标(biao)準裝置同(tong)軸連接的(de)方法，普遍(bian)依靠人眼(yan)觀測以及(ji)經驗實現(xian)流量計與(yu)标準裝置(zhi)的連接，這(zhe)一方🛀面增(zeng)加了檢定(ding)👌人員的工(gong)作量以及(ji)工作難度(du)，另一🌈面如(ru)若流量計(ji)不能準👌确(que)同軸連接(jie)在管道上(shang)，将會引起(qi)流經流量(liang)計内氣體(ti)的洩⁉️露，其(qi)次還會影(ying)響流量計(ji)内部氣體(ti)旋渦的産(chan)生，進而影(ying)響🧑🏽‍🤝‍🧑🏻檢測的(de)精度，這無(wu)疑給檢定(ding)工作帶來(lai)了額外的(de)不必要的(de)誤差。爲了(le)實現💃🏻檢定(ding)的精度，更(geng)準确地完(wan)成國家能(neng)源計量工(gong)作的量值(zhi)傳遞，維護(hu)用戶的經(jing)濟利益，需(xu)要研究被(bei)檢流🔞量計(ji)與臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴法氣體(ti)标準👣裝置(zhi)同軸連接(jie)的方法，制(zhi)定可行方(fang)案，提高檢(jian)定的精度(du)，并提高檢(jian)定過程的(de)自動化程(cheng)度和檢定(ding)效率👈。
1方法(fa)原理以及(ji)試驗系統(tong)的搭建
　　被(bei)檢流量計(ji)與臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴法氣體(ti)标準裝💋置(zhi)同軸連接(jie)的方法，基(ji)于該方法(fa)的試驗裝(zhuang)置由視頻(pin)采集模塊(kuai)、紅外探測(ce)模塊、視頻(pin)顯示模塊(kuai)和信息處(chu)理系統組(zu)成，如圖1所(suo)示。

　　該系(xi)統中，信息(xi)處理系統(tong)是一個嵌(qian)入式系統(tong)的最❗小系(xi)統🏃🏻，主🌈要由(you)嵌入式處(chu)理器、電源(yuan)子系統、SDRAM子(zi)系統、Flash子系(xi)統、複❗位系(xi)統以🔴及串(chuan)口和JTAG調試(shi)接口等部(bu)分組成。視(shi)頻采集模(mo)塊，包括視(shi)頻解碼芯(xin)片和視頻(pin)采集攝像(xiang)頭兩部分(fen)，攝像頭負(fu)責視頻信(xin)息的采集(ji)，視頻解碼(ma)芯片把攝(she)像頭采集(ji)到的視頻(pin)信号編碼(ma)後送給信(xin)息處理🌈系(xi)統處理。紅(hong)外探測模(mo)塊，由紅外(wai)光電三極(ji)管、單片機(ji)、可觸摸液(ye)晶屏組成(cheng)，光電三極(ji)管将💁檢測(ce)到的光電(dian)壓值傳送(song)給單片機(ji)，單片機将(jiang)處理後的(de)信息🔞顯示(shi)在觸摸液(ye)晶屏上。視(shi)頻顯示模(mo)⛷️塊包括視(shi)頻編碼芯(xin)片💋和LCD顯示(shi)屏兩部分(fen)，視頻采集(ji)模塊采集(ji)到的視頻(pin)信息，經過(guo)信息處理(li)系統處理(li)後，再通過(guo)視頻編碼(ma)芯片編碼(ma)，輸出🐅到LCD顯(xian)示屏上。
1.1視(shi)頻采集模(mo)塊
　　紅外光(guang)源作爲檢(jian)測系統的(de)光源部分(fen)，其作用即(ji)可以實🔆時(shi)傳🔅輸管道(dao)内部圖像(xiang)，提供給操(cao)作人員直(zhi)觀的管道(dao)内🤞部視覺(jiao)信息，又♊可(ke)以在管道(dao)内部發出(chu)一束充滿(man)管道的✂️紅(hong)外光柱，以(yi)便⛹🏻‍♀️于接收(shou)♊端探測。紅(hong)外電視技(ji)術是一種(zhong)成⭐熟的識(shi)别成像技(ji)術，其将電(dian)視🔞技術與(yu)主動紅外(wai)夜視技術(shu)相結合，用(yong)不可見紅(hong)外🙇‍♀️輻射主(zhu)動照明目(mu)标，并用對(dui)此紅外輻(fu)射波段敏(min)感的高靈(ling)敏攝像機(ji)攝像的手(shou)段進行夜(ye)視。它綜合(he)了紅外主(zhu)動夜視不(bu)受環境照(zhao)度限制，能(neng)🏃在🙇‍♀️完全黑(hei)暗的環境(jing)中攝像、成(cheng)本低、圖像(xiang)相對清晰(xi)的特點，以(yi)及電視方(fang)法能傳輸(shu)圖像、能錄(lu)像的特點(dian)。如圖2所示(shi)，本😍裝置選(xuan)用工業級(ji)紅外攝像(xiang)頭作爲紅(hong)外光源，将(jiang)攝🍓像頭采(cai)集到的管(guan)道内部🐅圖(tu)像傳🤟輸進(jin)可移動液(ye)晶顯示屏(ping)，方便檢測(ce)人員實時(shi)觀察管道(dao)内部流量(liang)計㊙️與管道(dao)同軸情況(kuang)。

1.2紅外探測(ce)模塊
　　紅外(wai)探測技術(shu)，是利用紅(hong)外光實現(xian)檢測各類(lei)參數的技(ji)術。紅外光(guang)是一種波(bo)長介于微(wei)波與可見(jian)光之間的(de)🏃‍♂️電磁波輻(fu)🍉射，肉眼無(wu)💘法覺察。要(yao)探測到這(zhe)種輻射，并(bing)測量其大(da)小，必須将(jiang)它轉換成(cheng)可🐇以探測(ce)得到的其(qi)他物理量(liang)。物體經紅(hong)外輻射照(zhao)射後㊙️所産(chan)生的☁️反應(ying)，隻要其大(da)小可以被(bei)測量，均可(ke)用來檢測(ce)紅外🔴輻射(she)的強弱🌈。紅(hong)外探測器(qi)的主🍉要原(yuan)理是光電(dian)效應和紅(hong)外熱效應(ying)。這些效應(ying)💞基本以電(dian)信号形式(shi)輸出⭐，或者(zhe)以其它方(fang)式轉換成(cheng)電信号輸(shu)出。紅外光(guang)電三💛極管(guan)是一種典(dian)型的紅外(wai)器件，它是(shi)一種晶體(ti)管，是在光(guang)電二極管(guan)技術的基(ji)礎之上發(fa)展起來的(de)光電器件(jian)，本身具有(you)放大功能(neng)💞[3]。它有三個(ge)電極。電極(ji)之間的電(dian)💃阻會随着(zhe)光照大小(xiao)的變化而(er)變化。如圖(tu)3所示💞，本裝(zhuang)置選用8個(ge)紅外光電(dian)三極管作(zuo)爲⛷️光電探(tan)測元✨件，安(an)裝在輔助(zhu)💔标準法蘭(lan)内側，探出(chu)法蘭管道(dao)内壁1mm，輔助(zhu)标準法蘭(lan)可通🤟過螺(luo)栓固定在(zai)被檢流量(liang)計法蘭上(shang)，其可以靈(ling)敏地探測(ce)到紅外光(guang)源發出的(de)紅外光線(xian)，并将光強(qiang)轉換爲電(dian)壓信号由(you)數據傳輸(shu)系統輸出(chu)到液晶終(zhong)端，以😘供檢(jian)測人員判(pan)🌏斷♋管道同(tong)軸情況，若(ruo)8個探☎️測器(qi)檢測電壓(ya)相同則可(ke)認爲流量(liang)計與裝置(zhi)在±1mm誤差範(fan)圍内實現(xian)了同軸連(lian)接。

1.3數據傳(chuan)輸及處理(li)與圖像的(de)解析
　　根據(ju)紅外成像(xiang)的原理，紅(hong)外攝像機(ji)拍攝的圖(tu)像和㊙️普🌂通(tong)的🥵彩色攝(she)像機拍攝(she)的圖像相(xiang)比有一些(xie)不同的特(te)點，比如：紅(hong)外圖像噪(zao)點比較多(duo)，邊緣不明(ming)顯。爲了實(shi)現後期準(zhun)确的識别(bie)，需要♍對圖(tu)像進行預(yu)處理。通過(guo)圖像的去(qu)噪技術，會(hui)減少噪點(dian)對圖像的(de)影響；通過(guo)對比度增(zeng)強技術，可(ke)以把運動(dong)目标和背(bei)景的🧡區分(fen)度變大，提(ti)高實時檢(jian)測時♊的正(zheng)确率。圖4爲(wei)

　　整個同(tong)軸度檢測(ce)系統工作(zuo)流程，圖5爲(wei)試驗裝置(zhi)液晶終端(duan)顯示🔴，分别(bie)爲視頻終(zhong)端和紅外(wai)探測終端(duan)，顯示信息(xi)可⛱️直接反(fan)饋給檢測(ce)人員以便(bian)于操作。

2試(shi)驗分析
　　試(shi)驗依據國(guo)家檢定規(gui)程JJG1121-2015《 旋進旋(xuan)渦流量 計(ji)》[4]進行，選用(yong)某儀表企(qi)業生産精(jing)度等級爲(wei)1.5級，DN80口徑，型(xing)号爲LUX-80的旋(xuan)進旋渦流(liu)量計，儀表(biao)編号爲1412190，流(liu)量範圍（18～200）m3/h，試(shi)驗如圖6所(suo)示。圖7爲輔(fu)助标準法(fa)蘭内側光(guang)電三極管(guan)編号分布(bu)。


　　由表2試(shi)驗數據可(ke)知，當儀表(biao)按照表1情(qing)況對準同(tong)軸情況下(xia)，依⛹🏻‍♀️據規程(cheng)進行檢定(ding)，該儀表qt≤q≤qmax相(xiang)對示值誤(wu)差1.18%，重複性(xing)誤差0.07%，qmin≤q＜qt相對(dui)示值誤差(cha)+2.09，重複性誤(wu)差0.14%，儀表系(xi)數爲10108.3（1/m3），精度(du)等級符合(he)1.5級。當儀表(biao)在表2未實(shi)現對準同(tong)軸，儀表軸(zhou)線中心高(gao)于标準裝(zhuang)置軸線中(zhong)心情況下(xia)，該流量計(ji)各點🏃儀表(biao)系數已經(jing)發生變化(hua)🌈，尤其在小(xiao)流量點變(bian)化顯著🔅，偏(pian)差達到+102.7（1/m3），儀(yi)表系數整(zheng)體偏差了(le)-101.3（1/m3），依據規程(cheng)經🧡檢定，該(gai)💃🏻儀表qmin≤q＜qt區間(jian)示值誤⚽差(cha)超差，精度(du)等級不符(fu)合1.5級，檢定(ding)結🔞果不合(he)格[5]。


　　因此可(ke)見計量部(bu)門檢定人(ren)員在檢定(ding)時由于人(ren)爲未同軸(zhou)連接流量(liang)計的失誤(wu)引入的誤(wu)差足以産(chan)生♈檢定誤(wu)判📱情況。
3結(jie)語
　　氣體流(liu)量計作爲(wei)貿易計量(liang)的重要計(ji)量器具其(qi)使👅用已經(jing)🏃‍♀️越來越廣(guang)泛，目前廣(guang)泛應用于(yu)天然氣、蒸(zheng)汽等貿易(yi)結算領域(yu)。與此同時(shi)該流量計(ji)的量值傳(chuan)遞工作也(ye)愈加重要(yao)，其量值溯(su)源的精度(du)直接關系(xi)到企業和(he)百姓的切(qie)身經濟利(li)益㊙️。氣體流(liu)量計與臨(lin)界流文丘(qiu)裏噴⛹🏻‍♀️嘴法(fa)氣體流量(liang)标準裝置(zhi)🔞同軸連接(jie)方㊙️法，目标(biao)爲實現該(gai)類流量計(ji)與标準裝(zhuang)置誤差在(zai)±1mm内的同軸(zhou)連接。經過(guo)試驗分析(xi)進一步證(zheng)明了氣體(ti)流量計與(yu)标準裝置(zhi)同🔆軸連接(jie)的重要性(xing)😍。

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