電磁(ci)流量計 是(shi)一種基于(yu)電磁感應(ying)定律,根據(ju)導電流體(ti)通過外加(jia)🐆磁場時産(chan)生的電動(dong)勢來測量(liang)導電流體(ti)流量的一(yi)種新型流(liu)量測量儀(yi)表。測量時(shi)不受流體(ti)密度、粘❗度(du)、電導率變(bian)化的影響(xiang),感應電壓(ya)信号與管(guan)道内的平(ping)均流速呈(cheng)線性相☔關(guan),測量精度(du)高。正是🙇🏻由(you)于這種穩(wen)定的計量(liang)特性,電磁(ci)流量計被(bei)廣泛應用(yong)于制冷領(ling)域各種焓(han)差實驗室(shi)、熱泵實驗(yan)室及水冷(leng)實驗室,用(yong)作流量🏃‍♂️監(jian)測的儀表(biao)。重點闡述(shu)了電磁流(liu)量計在溴(xiu)✍️化锂制冷(leng)機流量測(ce)試中的應(ying)用及運行(hang)效果;文獻(xian)[7]提出利用(yong)電磁流量(liang)❤️計等高精(jing)度設備,采(cai)用焓差🔞法(fa)設計遠程(cheng)監控⛹🏻‍♀️移動(dong)式制冷設(she)備性能檢(jian)測儀，解決(jue)使用現場(chang)對制冷空(kong)調機組性(xing)能校驗困(kun)難的問題(ti);則利用電(dian)磁流量計(ji)等設備設(she)計出一種(zhong)以STM32F401RE爲控制(zhi)核心的🌏能(neng)耗監測系(xi)統用以評(ping)估水源熱(re)泵系統㊙️的(de)節能狀況(kuang)。
　　然而,流量(liang)作爲制冷(leng)空調系統(tong)冷熱量計(ji)量的重要(yao)✊測定參數(shu),其檢測相(xiang)比于溫度(du)、壓力等參(can)數要複雜(za)得多。其主(zhu)要原因在(zai)于流量計(ji)在工作時(shi)，溫度、壓力(li)、流速分布(bu)、空管㊙️幹擾(rao)、流體電導(dao)率、流體相(xiang)态以及磁(ci)場邊緣效(xiao)應等諸多(duo)❓因素均會(hui)✏️對測量結(jie)果産生偏(pian)差。因此，測(ce)量結果是(shi)否準确可(ke)靠,可信程(cheng)度如何,是(shi)實驗室每(mei)位試驗人(ren)員都關心(xin)的問題。測(ce)量不确定(ding)🈲度是說明(ming)☀️測量結果(guo)的不可确(que)定程度和(he)可信程度(du)的參數'。目(mu)前大多電(dian)磁流量計(ji)在計量特(te)性方面也(ye)僅标明儀(yi)表的最大(da)允許誤差(cha)🔱或其準确(que)度等級,而(er)🔴未對流量(liang)計測量結(jie)果的不确(que)定度作出(chu)相應的說(shuo)明，而流量(liang)測量結果(guo)的表✉️述🈚必(bi)須在表明(ming)被測量值(zhi)💞的同時賦(fu)予該值相(xiang)關的測量(liang)不✉️确定度(du),才是完整(zheng)并且有意(yi)義的。
　　鑒于(yu)流量監測(ce)在空調制(zhi)冷系統中(zhong)的重要性(xing)，以JJG1033-2007《電磁📧流(liu)量🤞計檢定(ding)規程》和JJF1059-2012《測(ce)量不确定(ding)度評定與(yu)表示》作爲(wei)技術支撐(cheng)[16],對電磁流(liu)量計用水(shui)流量标準(zhun)裝置進行(hang)校準,建立(li)數學模型(xing),詳細闡述(shu)電磁流量(liang)計示🔞值誤(wu)差的🐕不确(que)定度評定(ding)方法❓,具體(ti)分析各個(ge)分量☔引人(ren)的标準不(bu)确定度,并(bing)🈚揭示各分(fen)量在合成(cheng)标準不确(que)定度中所(suo)占的比重(zhong)。評定結果(guo)可供參考(kao)或符合測(ce)量條件的(de)予以直接(jie)應用。
1概述(shu)
1.1測量依據(ju).
　　依據JJG1033-2007《電磁(ci)流量計檢(jian)定規程》。
1.2測(ce)量标準
　　測(ce)量标準及(ji)主要配套(tao)設備爲經(jing)相應法定(ding)計量檢㊙️定(ding)機構檢定(ding)的DN(65~100)mm水流量(liang)标準裝置(zhi)，不确定度(du)爲Urel=0.11%(k=2)。
1.3測量過(guo)程與方法(fa).
　　在環境溫(wen)度20℃,相對濕(shi)度65%,外界磁(ci)場、機械振(zhen)動和噪聲(sheng)對流🥵量計(ji)🈲的影響忽(hu)略不計的(de)條件下對(dui)DN80,最大流量(liang)‼️qmax爲100m3/h,精度等(deng)級爲0.5級的(de)電磁流量(liang)計進行測(ce)量。計算電(dian)磁流量計(ji)測量結果(guo)的相對示(shi)值誤差，并(bing)評定測量(liang)⭐結果的不(bu)确定度。
2數(shu)學模型
2.1單(dan)次測量時(shi)的相對示(shi)值誤差
　　電(dian)磁流量計(ji)各流量點(dian)單次測量(liang)時的相對(dui)示值誤差(cha)(即第i個檢(jian)定點第j次(ci)檢定的相(xiang)對示值誤(wu)差Eij,簡記爲(wei)E)爲:
 
　　式(1)中:E爲(wei)單次測量(liang)時被檢流(liu)量計的相(xiang)對示值誤(wu)差(%);Q爲單次(ci)測量時被(bei)檢流量計(ji)顯示的流(liu)量值(m3);Qs爲單(dan)次測量🎯時(shi)标準器換(huan)算到流👄量(liang)計處狀态(tai)的累積流(liu)量值(m3)。
2.2單次(ci)測量時标(biao)準器換算(suan)到流量計(ji)處狀态的(de)累積流量(liang)值Q。
 
　　式(2)、式(3)中(zhong):V,爲單次測(ce)量時标準(zhun)器測得的(de)液.體實際(ji)體積(m3);β爲測(ce)😄量用液體(ti)在測量狀(zhuang)态下的體(ti)積膨脹系(xi)數(℃-1);0,0m分别🤞爲(wei)單次測量(liang)時标準器(qi)和流量計(ji)處的液體(ti)溫🚩度(℃);K爲測(ce)量用液體(ti)在測量狀(zhuang)态下的壓(ya)縮系數(Pa-1);p。,pm分(fen)别🥰爲單次(ci)測量時标(biao)準🏃🏻器和流(liu)量計處的(de)液體壓力(li)(Pa)。
2.3靈敏系數(shu)與不确定(ding)傳播律
　　當(dang)被測量的(de)測量模型(xing)爲線性函(han)數y=ƒ(x1，X2,...Xn),在Xi=xi時,靈(ling)敏系數ci通(tong)常是對❌測(ce)量函數ƒ在(zai)Xi=xi處取--階偏(pian)導數得到(dao)，即:
 
　　靈敏系(xi)數是一個(ge)有單位和(he)符号的量(liang)值，它表明(ming)了被測量(liang)估計值的(de)不确定度(du)uc(y)受輸人量(liang)xi的不确定(ding)度u(xi)影響的(de)敏感程度(du)。當全部輸(shu)人量是彼(bi)此獨立或(huo)互不相關(guan)時,被測量(liang)的估♋計值(zhi)y的合成标(biao)準不确定(ding)度uc(y)爲:
 
式(5)中(zhong):分量ui(y)=ciu(xi)。
3示值(zhi)誤差測量(liang)結果的不(bu)确定度分(fen)析
3.1數學模(mo)型與靈敏(min)系數
數學(xue)模型見式(shi)(1)
靈敏系數(shu)
 
3.2輸人量的(de)标準不确(que)定度分析(xi)
　　由數學模(mo)型可知，測(ce)量結果相(xiang)對示值誤(wu)差E的标準(zhun)不确定度(du)🧡的主要來(lai)源于:
1)被檢(jian)流量計顯(xian)示的累積(ji)流量值Q引(yin)人的标準(zhun)不确定度(du)分📐量;
2)标準(zhun)器換算到(dao)流量計處(chu)狀态的累(lei)積流量值(zhi)Q.引入的🈲标(biao)🈲準☁️不确定(ding)度分量。
3.3合(he)成标準不(bu)确定度分(fen)析
　　由于Q≈Q。,則(ze)示值誤差(cha)的合成标(biao)準不确定(ding)度爲:
 
　　該次(ci)試驗被檢(jian)對象爲0.5級(ji)最大流量(liang)qmax爲100m3/h的電磁(ci)流量計🔆,其(qi)測😍量數據(ju)如表1所示(shi)下面以測(ce)量點10%qmmax=10m3/h爲例(li),分别分析(xi)相對标準(zhun)不确定度(du)urel(Q)和tUrel(Qs)。
 
3.4相對标(biao)準不确定(ding)度urel(Q)的分析(xi)
　　單次測量(liang)時被檢流(liu)量計顯示(shi)的累積流(liu)量值Q引人(ren)的标🌈準不(bu)🤟确💋定度分(fen)量urel(Q)主要來(lai)源于被檢(jian)電磁流量(liang)計的測量(liang)重複性,用(yong)A類方法評(ping)定。根據JJG1033-2007《電(dian)磁流量計(ji)♌檢定規程(cheng)》流量計的(de)重複性規(gui)🐕定:當每個(ge)流量點重(zhong)😘複檢定n次(ci)時,使用相(xiang)對示值誤(wu)🔞差的流量(liang)計的重複(fu)性爲:
 
　　式(9)中(zhong):(Er)i爲被檢流(liu)量計第i檢(jian)定點的重(zhong)複性;Ei爲被(bei)檢流📧量計(ji)第i檢定♌點(dian)的相對示(shi)值誤差
 
　　所(suo)以該電磁(ci)流量計在(zai)10m3/h處的重複(fu)性按式(9)計(ji)算得(Er)1爲0.025%,由(you)于在此測(ce)量點下實(shi)際重複測(ce)量了3次,所(suo)以由被檢(jian)電磁流量(liang)計的測量(liang)重複性引(yin)入的标準(zhun)不确定度(du)分量爲:
 
3.5相(xiang)對标準不(bu)确定度Urel;(Qs)的(de)分析
3.5.1數學(xue)模型與靈(ling)敏系數
 
3.5.2輸(shu)人量的标(biao)準不确定(ding)度分析
　　标(biao)準器換算(suan)到流量計(ji)處狀态的(de)累積流量(liang)值Qs引人的(de)标準不确(que)定度分量(liang)主要來源(yuan)于:
1)水流量(liang)标準裝置(zhi)引人的标(biao)準不确定(ding)度分量u1(Qs)
　　标(biao)準裝置由(you)上一級法(fa)定計量技(ji)術機構檢(jian)定，查閱證(zheng)書可知,水(shui)流量标準(zhun)裝置的相(xiang)對不确定(ding)度爲Urel=0.11%(k=2),則:urel(Vs)=0.055%,Vs在(zai)10m3/h處的測得(de)值約爲122.363m3(取(qu)10m3/h處标準容(rong)積的平均(jun)值)，則:
 
2)檢測(ce)用介質的(de)體積膨脹(zhang)系數β引人(ren)的标準不(bu)确定度分(fen)量u2(Qs)
　　檢測介(jie)質爲循環(huan)水，測量時(shi)測得标準(zhun)器和流量(liang)計處的水(shui)溫分别爲(wei)20℃和20.5℃。查閱相(xiang)關資料得(de)知水在20℃時(shi)β=2.08×10-4℃-1且🌈變化量(liang)爲±8×10-6°C-1。假設👄爲(wei)均勻分布(bu),則:
 
3)标準器(qi)和流量計(ji)處的液體(ti)溫度θs,θm引人(ren)的标準不(bu)确定👣度分(fen)🔅量u3(Qs)、u4(Qs)
　　水溫測(ce)量所用的(de)鉑熱電阻(zu)其誤差限(xian)均爲±0.1℃,假設(she)滿足均勻(yun)分布,則:
 
4.6合(he)成标準不(bu)确定度
　　爲(wei)了便于分(fen)析,将以上(shang)各輸人量(liang)的标準不(bu)确定度分(fen)💋量列表彙(hui)📧總,如表2所(suo)示。當全部(bu)輸入量彼(bi)此獨立或(huo)互不相關(guan)時,被測量(liang)的♍相對示(shi)值誤差E的(de)合成标準(zhun)不确♻️定度(du)爲:
 
　　所以該(gai)電磁流量(liang)計在校準(zhun)點10m3/h處示值(zhi)誤差的不(bu)确😍定度爲(wei)🌂:
Ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測量結果(guo)及不确定(ding)度報告
　　根(gen)據表2中的(de)數據,由不(bu)确定度傳(chuan)播率公式(shi)U2c=Σu2i,分析各标(biao)📞準不确定(ding)度分量方(fang)差u2i對合成(cheng)标準方差(cha)U2c的影響程(cheng)度❄️,得到測(ce)量重複性(xing)、标.準裝置(zhi)及溫度、壓(ya)力和膨脹(zhang)系數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻等其(qi)他㊙️因素引(yin)人的分量(liang)在最終評(ping)定結果中(zhong)的占比🔴分(fen)别爲6.1%、93.8%、0.1%。同理(li),根據校準(zhun)原始記錄(lu)對其餘各(ge)流量校準(zhun)點引人的(de)不🎯确定度(du)urel(Q)和urel(Qs)進.行分(fen)析,得到電(dian)磁流量計(ji)的測量結(jie)果如表♌3所(suo)示。
 
5結束語(yu)
　　測量不确(que)定度是一(yi)個定量說(shuo)明給出測(ce)量結果的(de)不可㊙️确定(ding)程度和可(ke)信程度的(de)參數,表征(zheng)了測量結(jie)果的分散(san)區間。通過(guo)對電磁流(liu)量計測量(liang)結果不.确(que)定度的評(ping)定并🈲結合(he)圖1、表2和表(biao)3的數據分(fen)析,可以得(de)出下列結(jie)論:
1)随着校(xiao)準流量點(dian)的不同,各(ge)輸人量标(biao)準不确定(ding)度分量💰是(shi)一個關于(yu)Qs的線性函(han)數,但相對(dui)不确定度(du)基本保持(chi)一緻。這也(ye)就🍓是爲㊙️什(shi)麽在流量(liang)計量中常(chang)用相對不(bu)🛀确定度表(biao)示的原因(yin)所在。
2)被測(ce)量示值誤(wu)差的合成(cheng)标準不确(que)定度爲0.06%,而(er)測量重複(fu)性和🥰标準(zhun)裝置引人(ren)的标準不(bu)确定度分(fen)量分别爲(wei)❓0.014%和0.055%。由不确(que)定度傳播(bo)⭐率可知，測(ce)量重複性(xing)和标準裝(zhuang)置👅是測量(liang)結果不确(que)定度引人(ren)的主要分(fen)量,兩者在(zai)最終的不(bu)确定度評(ping)定中占比(bi)可達到99.9%;而(er)溫度🔴、壓力(li)、膨脹系數(shu)等其他因(yin)素對最終(zhong)評定結果(guo)的影響僅(jin)爲0.1%。跟前者(zhe)相比，兩者(zhe)相差🔞不止(zhi)一個數量(liang)🌂級,前者在(zai)最終的評(ping)定結果中(zhong)占着更爲(wei)較大的比(bi)重。因此在(zai)實際應用(yong)中可☔以忽(hu)略其對測(ce)量結果的(de)影響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。
3)水流(liu)量标準裝(zhuang)置作爲計(ji)量标準,其(qi)不确定度(du)的高低能(neng)🆚直接☁️反映(ying)流量計的(de)測量誤差(cha),進一步驗(yan)證了計量(liang)标準🤩在量(liang)值傳遞與(yu)量值溯源(yuan)中起到的(de)重要作用(yong)。同時，爲保(bao)👌證流量計(ji)在空調系(xi)統中傳遞(di)量值的準(zhun)确統📞一,應(ying)當做🔞好流(liu)量儀表的(de)質量控制(zhi),按周🚩期計(ji)劃定期檢(jian)定或校準(zhun)。
4)相比于單(dan)純的用測(ce)量誤差來(lai)表述測量(liang)結果,測量(liang)不确🌍定度(du)❌實用性更(geng)強,表述更(geng)加科學合(he)理,更能客(ke)觀地評價(jia)測量結果(guo)的質✍️量和(he)反映測量(liang).過程中各(ge)因素對測(ce)量結果的(de)影響。加強(qiang)測量不确(que)定度理論(lun)♌的應用,在(zai)💋質量控制(zhi)具有重要(yao)意義。

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