【摘要】浮子(zi)流量計 是(shi)一種常用(yong)的可變截(jie)面式壓差(cha)流量計量(liang)裝置，結🌈構(gou)🈲簡單、成本(ben)低、工作可(ke)靠性高，可(ke)測量流量(liang)小和節流(liu)壓力損失(shi)小的特點(dian)，因此，在石(shi)油、煤炭、冶(ye)金、輕化工(gong)業、食品衛(wei)生等工業(ye)領域中廣(guang)泛應🥵用。本(ben)文介紹了(le)浮子流🏒量(liang)計的應用(yong)，以及示值(zhi)誤差的測(ce)量不确📞定(ding)度。測量不(bu)确定度是(shi)一種對測(ce)量結果可(ke)信程度🌂的(de)表示方式(shi)，文☔章後半(ban)部分講述(shu)了鍾罩式(shi)氣體流量(liang)标準裝置(zhi)檢定浮子(zi)流量計時(shi)，其測得值(zhi)的示值🏃🏻誤(wu)差不确定(ding)度評定💯方(fang)法。依據檢(jian)定規程氣(qi)體流量中(zhong)，用容積法(fa)測量浮子(zi)流量計的(de)實際流量(liang)，用其示💃值(zhi)誤差的換(huan)算公式建(jian)立測量模(mo)型，分别計(ji)算相關關(guan)系的輸入(ru)量的不确(que)定度分量(liang)，得到合理(li)的評定結(jie)果🈲。
引言
　　浮(fu)子流量汁(zhi)（又稱轉子(zi)流量計）是(shi)一種傳統(tong)的可變面(mian)🐉積式♍流🌈量(liang)測量裝置(zhi)，當流量發(fa)生改變，浮(fu)子在垂直(zhi)錐形管内(nei)上下移動(dong)時，錐管和(he)浮子之間(jian)形成的環(huan)行流通面(mian)積🔞發生改(gai)🙇‍♀️變，以此原(yuan)理實現對(dui)流量測量(liang)的體積式(shi)流量儀表(biao)。它具有機(ji)械結構簡(jian)單、加工方(fang)便、工作穩(wen)定、可靠性(xing)高及壓力(li)損失小等(deng)優點，尤其(qi)可以測量(liang)🐕低⁉️雷諾數(shu)小流量介(jie)質的特點(dian)，因此在液(ye)體、氣體♌的(de)流量測量(liang)和自動控(kong)制系統中(zhong)被廣泛應(ying)🧡用。
　　浮子流(liu)量計按其(qi)結構形式(shi)可以分爲(wei)兩大類：玻(bo)璃管浮🧡子(zi)☀️流量計，金(jin)屬管浮子(zi)流量計。
　　玻(bo)璃管浮子(zi)流量計是(shi)實驗室和(he)工業上最(zui)常用的❤️一(yi)種流量計(ji)。其特點在(zai)于結構簡(jian)單、直觀、壓(ya)力損失小(xiao)、維修方便(bian)。玻璃管浮(fu)子💋流量計(ji)适用于測(ce)量管道直(zhi)徑小于100mm的(de)小流量，使(shi)❤️用該流量(liang)計必須安(an)裝在垂🌈直(zhi)方向的管(guan)道上，流🏃體(ti)介質自下(xia)而上通過(guo)。 玻璃管浮(fu)子流量計(ji) 的主要測(ce)量元件是(shi)一根垂直(zhi)安裝且上(shang)面大、下面(mian)小的錐形(xing)玻璃管，和(he)一個在内(nei)部可以上(shang)下移動的(de)浮子。當流(liu)體自☔下而(er)⭐上經過錐(zhui)形玻璃管(guan)時，浮子的(de)上下端之(zhi)間産✔️生壓(ya)差，浮子在(zai)此差壓作(zuo)用下上升(sheng)。當浮子所(suo)受差壓力(li)、所受浮力(li)🚩及粘性升(sheng)力與浮子(zi)的重力合(he)力爲零時(shi)，浮子處于(yu)平衡位置(zhi)。因此，流經(jing)玻璃管浮(fu)子流量計(ji)的流體流(liu)量與浮子(zi)上升高度(du)，即與流量(liang)計的流通(tong)面積☎️之間(jian)存在着一(yi)定的比例(li)🍉關系，浮子(zi)的位置高(gao)度所在的(de)刻度可作(zuo)爲流量計(ji)示值。
　　金屬(shu)管浮子流(liu)量計 特點(dian)在于結構(gou)簡單、工作(zuo)可靠、精度(du)高、适用範(fan)圍廣。與玻(bo)璃管浮子(zi)流量計相(xiang)比較，能耐(nai)較高的壓(ya)力。該流量(liang)計具有就(jiu)⚽地指示、電(dian)遠傳、限位(wei)開關報警(jing)、耐腐蝕、夾(jia)套型、阻尼(ni)型和防爆(bao)型等多設(she)計品種。廣(guang)泛應用于(yu)國防、化工(gong)、石油、冶金(jin)、電力、環保(bao)、醫藥💁和輕(qing)工等行業(ye)的液體、氣(qi)體流量的(de)💔測量與自(zi)動🛀🏻控制。金(jin)屬管浮子(zi)流量計主(zhu)要由三大(da)基本部分(fen)組成：測量(liang)管體、錐形(xing)浮子、指示(shi)器。浮子的(de)位移量與(yu)流量的大(da)小成比🔱例(li)，通過磁耦(ou)合系統，以(yi)不接觸方(fang)式，将浮子(zi)位移💋量傳(chuan)給指示器(qi)指示出流(liu)量的大小(xiao)；也可裝配(pei)不同的轉(zhuan)換器，将流(liu)量值轉換(huan)成标準電(dian)遠傳信号(hao)，實現🏃🏻‍♂️遠距(ju)離顯示、記(ji)錄、積算和(he)控🈲制等功(gong)能。
　　金屬管(guan)浮子流量(liang)計用于氣(qi)體測量時(shi)，制造商需(xu)要以标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下的(de)幹空氣作(zuo)爲氣體标(biao)尺分度。如(ru)果金屬📧管(guan)浮子流量(liang)計♍在特殊(shu)壓力下的(de)校準時，氣(qi)體在流量(liang)計的出口(kou)直接排放(fang)到大氣，将(jiang)🈚會在浮子(zi)處産生較(jiao)大的壓力(li)損📱失，引起(qi)數據缺乏(fa)真㊙️實。因此(ci)在這樣的(de)工況條件(jian)下，應當在(zai)流量計的(de)出口安裝(zhuang)一個閥門(men)，以便對所(suo)需流量值(zhi)進行設定(ding)；當浮子😍上(shang)方維持标(biao)校壓力時(shi)，氣體将🔱在(zai)閥門處😄膨(peng)脹。測量時(shi)還應保證(zheng)管道壓力(li)不小于5倍(bei)儀表壓力(li)損失，以确(que)保浮子工(gong)作穩定，因(yin)此，一般測(ce)量氣體的(de)儀表配有(you)氣❌體阻尼(ni)器，以最大(da)限度減小(xiao)浮子震蕩(dang)。
　　下面介紹(shao)用鍾罩式(shi)氣體流量(liang)标準裝置(zhi)對浮子流(liu)量計開展(zhan)檢定時，從(cong)被檢計量(liang)器具重複(fu)性、标準器(qi)引入的不(bu)确定度分(fen)量、氣體流(liu)量溫度及(ji)壓力補償(chang)🏃🏻‍♂️方面的考(kao)慮，對被檢(jian)浮子流量(liang)計進行不(bu)确定度分(fen)析。
1概述
1.1檢(jian)定依據
　　JJG257-2007《浮(fu)子流量計(ji)檢定規程(cheng)》
1.2環境條件(jian)
　　檢定溫度(du)爲（5~35）℃，相對濕(shi)度爲（45~75）%，大氣(qi)壓力爲（86~106）kPa。
1.3計(ji)量标準
　　鍾(zhong)罩式氣體(ti)流量标準(zhun)裝置（以下(xia)簡稱鍾罩(zhao)），精度等級(ji)爲0.2級。
1.4被檢(jian)對象
　　氣體(ti)浮子流量(liang)計（以下簡(jian)稱流量計(ji)），最大流量(liang)爲25L/min,精度等(deng)♊級💚爲2.5級⛱️，刻(ke)度溫度：20℃，刻(ke)度壓力：101.32kPa，介(jie)質：空氣。
1.5檢(jian)定方法
　　鍾(zhong)罩排出氣(qi)體流入流(liu)量計，測量(liang)排出鍾罩(zhao)的氣體體(ti)積和同步(bu)累計時間(jian)，以及鍾罩(zhao)内和流量(liang)處的氣體(ti)壓力和溫(wen)度，計算出(chu)流量計在(zai)刻度狀态(tai)下的實🌈際(ji)流量。當檢(jian)定用介質(zhi)密度與刻(ke)度介質密(mi)度不同💔時(shi)，實際流💃量(liang)應進行修(xiu)正。計算流(liu)量計的刻(ke)度流量💯與(yu)流量計在(zai)刻度狀态(tai)下的實際(ji)流量💞之差(cha)，即可得到(dao)該浮子流(liu)量💚計的示(shi)值誤差🌈。
2數(shu)學模型

式(shi)中：δ——流量計(ji)的示值誤(wu)差(L/min)；qVS——流量計(ji)的刻度流(liu)量(L/min)；pN、ps、pm——分别爲(wei)刻度📐狀态(tai)🐅、鍾罩内和(he)流量計前(qian)的氣體絕(jue)對壓力⛱️；TN、Ts、Tm——分(fen)别⛷️爲刻度(du)狀态、鍾罩(zhao)内和流量(liang)計前的氣(qi)體熱力✏️學(xue)溫度。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入(ru)量的标準(zhun)不确定度(du)評定
3.1輸入(ru)量qVS的标準(zhun)不确定度(du)u(qVS)評定
　　輸入(ru)量qVS的不确(que)定度主要(yao)來源于流(liu)量計的測(ce)量重複性(xing)，可通過✨連(lian)續測量得(de)到測量列(lie)，采用A類方(fang)法進行評(ping)定。對流量(liang)計在刻度(du)6L/min流量下連(lian)續測量6次(ci)，得到示值(zhi)分别爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按(an)㊙️極差法計(ji)算單次測(ce)量實驗标(biao)準差

1. 輸入(ru)量V的标準(zhun)不确定度(du)u(V)的評定

　　輸(shu)入量V的不(bu)确定度主(zhu)要來源于(yu)鍾罩式氣(qi)體流量标(biao)準裝置的(de)♉不确定度(du)，采用B類方(fang)法進行評(ping)定。0.5級鍾罩(zhao)流量測量(liang)不👄确定📧度(du)爲♻️Urel=0.5%，包含因(yin)子k=2，當标準(zhun)容積爲50L時(shi)，則标準不(bu)确🆚定度爲(wei)

3.3輸入量ps的(de)标準不确(que)定度u(ps)的評(ping)定
　　輸入量(liang)ps的不确定(ding)度是由傾(qing)斜式微壓(ya)計和空盒(he)氣壓表的(de)示✏️值誤差(cha)引起的不(bu)确定度u(ps1)，由(you)鍾罩的壓(ya)力波動引(yin)起🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的不确(que)定度u(ps2)，采用(yong)B類方法進(jin)行評定。
　　1.0級(ji)傾斜式微(wei)壓計的最(zui)大允許誤(wu)差爲±1.0%，當鍾(zhong)罩内壓🔞力(li)💛爲2000Pa時，最大(da)示值誤差(cha)爲±20Pa，空盒氣(qi)壓表的最(zui)大允許誤(wu)差爲±200Pa，估計(ji)兩者均服(fu)從均勻分(fen)布，所以傾(qing)斜式微壓(ya)計和💞空盒(he)氣壓表的(de)示值誤差(cha)之和♈應在(zai)±220Pa範圍内服(fu)從三角分(fen)布，包含⁉️因(yin)子k=/6，則标準(zhun)不确定度(du)爲

3.4輸入量(liang)Ts的标準不(bu)确定度u(Ts)的(de)評定
　　輸入(ru)量Ts的不确(que)定度是由(you)溫度計的(de)示值誤差(cha)引起的不(bu)确定度u(Ts1)，檢(jian)定過程中(zhong)鍾罩内的(de)氣體溫度(du)波動引起(qi)的不确定(ding)度u(Ts2)，采用B類(lei)方法進行(hang)評定。
　　分度(du)值爲0.2℃的工(gong)作用玻璃(li)液體溫度(du)計的最大(da)允許誤差(cha)爲🚶±0.3℃，即爲♉±0.3K，估(gu)計服從均(jun)勻分布，包(bao)含因子k=/3，所(suo)以，标準不(bu)确定度爲(wei)

　　鍾罩溫度(du)差控制不(bu)大于0.5℃，區間(jian)半寬爲0.25K，估(gu)計服從均(jun)勻分布，包(bao)⛷️含因子k=/3，所(suo)以，标準不(bu)确定度爲(wei)


3.5輸入量pm的(de)标準不确(que)定度u(pm)的評(ping)定
　　輸入量(liang)pm的不确定(ding)度是由傾(qing)斜式微壓(ya)計、空盒氣(qi)壓表的示(shi)值誤⭐差和(he)鍾罩的壓(ya)力波動引(yin)起的，該項(xiang)評定同3.3，所(suo)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入量(liang)Tm的标準不(bu)确定度u(Tm)的(de)評定
　　輸入(ru)量Ts的不确(que)定度是由(you)溫度計的(de)示值誤差(cha)和檢🤩定過(guo)程溫度波(bo)動引起的(de)，該項評定(ding)同3.4，所以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸(shu)入量t的标(biao)準不确定(ding)度u(t)的評定(ding)
　　輸入量t的(de)不确定度(du)是由電子(zi)秒表的示(shi)值誤差引(yin)起的，電‼️子(zi)秒表的最(zui)大允許誤(wu)差爲±0.5s/d，估計(ji)服從均勻(yun)分布，包含(han)因子k=/3，則标(biao)準不确定(ding)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(zhun)不确定度(du)一覽表
見(jian)表1。
4.3合成标(biao)準不确定(ding)度的計算(suan)
　　輸入量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼(bi)此獨立，所(suo)以合成标(biao)準不确定(ding)度可按下(xia)式🏃計算得(de)：

5擴展不确(que)定度的評(ping)定
取包含(han)因子
k=2，擴展(zhan)不确定度(du)爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相對擴(kuo)展不确定(ding)度爲

6測量(liang)不确定度(du)的報告與(yu)表示
　　氣體(ti)浮子流量(liang)計在流量(liang)計刻度爲(wei)6L/min，相對擴展(zhan)不确定度(du)爲
Urel=0.5%　k=2
7結束語(yu)
　　以上對被(bei)檢浮子流(liu)量計測量(liang)結果的不(bu)确定度來(lai)源進🔆行了(le)較🥵爲深入(ru)的分析，可(ke)以作爲以(yi)後浮子流(liu)🈲量計檢定(ding)🈲校準工作(zuo)的參考。

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