摘(zhāi)要(yào)： 氣體(tǐ)流量計(jì) 作(zuò)爲貿(mào)易計量的重要計量(liàng)器具其使(shǐ)用已經(jīng)越來越(yuè)廣泛，與此(cǐ)同時(shí)該流量(liàng)儀(yí)表的(de)量值傳遞(dì)工作具有愈(yù)加(jiā)重要的意義。氣體流(liú)量儀表與(yǔ)臨界(jiè)流文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣(qì)體流量标(biāo)準裝置同(tóng)軸連(lián)接方(fāng)法(fǎ)，搭建了(le)試驗(yàn)裝置，可實(shí)現該類(lèi)儀(yí)表與(yǔ)标準(zhǔn)裝置誤差(chà)在±1mm内的同軸連(lián)接，可以更好地(dì)完成氣體流量(liàng)儀表(biǎo)的(de)量值傳(chuán)遞工作。
　　近(jìn)年來，伴随着(zhe)經(jīng)濟的(de)發展，我國(guó)能源(yuán)的需(xū)求愈加強烈，随之(zhī)而(ér)來的(de)能源(yuán)危機的挑戰使能源(yuán)計量的準确率問題(tí)日益(yì)顯著(zhe)，氣體(tǐ)流量計廣(guǎng)泛應(yīng)用于天然(rán)氣、蒸(zhēng)汽等領(lǐng)域的貿(mào)易結算中，均屬(shǔ)于我(wǒ)國計量法(fǎ)規定的強制檢(jiǎn)定範圍，因此氣體流量計也越(yuè)來越受(shòu)到(dào)計量(liàng)部門(mén)的重視，如何實現該類儀(yí)表更(gèng)準确(què)的量值傳遞成(chéng)爲計(jì)量部門面(miàn)對的新問(wèn)題。
　　目前，國(guó)内的氣體(tǐ)流量(liàng)标定裝置主要有鍾(zhōng)罩式(shì)氣體流量(liàng)标(biāo)準裝置(zhì)、pvtt式氣體流(liú)量标準裝(zhuāng)置、以精度(dù) 容積式流(liú)量計(jì) 爲标(biāo)準(zhǔn)表(biǎo)法氣(qì)體流量标準裝(zhuāng)置和(hé)臨界流文(wén)丘裏噴嘴法氣(qì)體流量标準(zhǔn)裝(zhuāng)置等。其中(zhōng)，鍾罩(zhào)式氣(qì)體流量标(biāo)準裝置、pvtt式氣體(tǐ)流量标準裝置(zhì)結構較爲(wèi)複雜，且價格昂(áng)貴；而(ér)容積式流(liú)量計(jì)需要進(jìn)口、價格(gé)昂貴、且精度易(yì)發生變化，不易日後維護(hù)[1]。臨界流文丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體(tǐ)流(liú)量标(biāo)準裝置是以音(yīn)速噴嘴作爲标準表，其結構簡(jiǎn)單可靠，無可動(dòng)部件，能夠準确地(dì)調節(jiē)和(hé)控制(zhì)流量(liàng)，是目(mù)前我(wǒ)國省市級計量(liàng)單位(wèi)普(pǔ)遍采用(yòng)的氣(qì)體(tǐ)流量标(biāo)準裝(zhuāng)置。
　　上世紀(jì)60年代末(mò)，英(yīng)國國(guó)家工(gōng)程試(shì)驗室、法國煤(méi)氣公司、英國煤(méi)氣公司(sī)工程(chéng)研究(jiū)所、美(měi)國國家(jiā)标(biāo)準局(jú)、colorado工程研究(jiū)所、日本國家計量研(yán)究所(suǒ)就将(jiāng)臨界(jiè)流文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)用于高壓(yā)大流(liú)量測(cè)試(shì)。從上世(shì)紀80年代開(kāi)始，國(guó)内許(xǔ)多科研院所開展了針對(duì)噴嘴裝置相(xiàng)關(guān)研究，事實證明臨界流文丘裏(lǐ)噴嘴法氣體流(liú)量标準裝(zhuāng)置是(shì)一種簡單可靠(kào)、精度(dù)高、擴展不(bú)确定度較小的(de)裝置，現已被iso采(cǎi)納(nà)爲國際标準(zhǔn)iso9300[2]。
　　在計(jì)量部(bù)門檢(jiǎn)定過程中(zhōng)，目前(qián)尚無(wú)一種(zhǒng)确定(dìng)被檢流量計 與标準(zhǔn)裝置同軸(zhóu)連接的方(fāng)法，普(pǔ)遍依(yī)靠人眼觀測以及經(jīng)驗實現流(liú)量計與标(biāo)準裝置的連接(jiē)，這一方面增(zēng)加了檢定人(rén)員的工作量以及工(gōng)作難度，另一面(miàn)如(rú)若(ruò)流量計不(bú)能準确同(tóng)軸(zhóu)連(lián)接在(zài)管道(dào)上，将(jiāng)會引起(qǐ)流經流(liú)量計内氣體的洩(xiè)露，其(qí)次還會(huì)影響(xiǎng)流量計(jì)内部氣體旋(xuán)渦的(de)産生，進而影響檢測(cè)的精(jīng)度，這(zhè)無疑給檢(jiǎn)定工(gōng)作帶來了額(é)外的不必(bì)要的誤(wù)差。爲了實(shí)現檢(jiǎn)定的(de)精度，更準确(què)地完成(chéng)國家能源(yuán)計量工作(zuò)的量值傳遞，維護用戶(hù)的經濟(jì)利益(yì)，需(xū)要研究(jiū)被檢(jiǎn)流量計與(yǔ)臨界流(liú)文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體标(biāo)準裝(zhuāng)置(zhì)同(tóng)軸連(lián)接的(de)方法，制定(dìng)可行(háng)方案，提高(gāo)檢定的(de)精度，并(bìng)提高檢定(dìng)過程(chéng)的自(zì)動化(huà)程度(dù)和檢(jiǎn)定(dìng)效率。
1方(fāng)法原(yuán)理以(yǐ)及試(shì)驗系(xì)統的搭建
　　被檢流量計與(yǔ)臨界(jiè)流(liú)文(wén)丘裏(lǐ)噴嘴(zuǐ)法氣體标(biāo)準裝置同(tóng)軸連(lián)接的(de)方(fāng)法(fǎ)，基(jī)于(yú)該方(fāng)法的(de)試驗(yàn)裝置(zhì)由(yóu)視(shì)頻采(cǎi)集模塊(kuài)、紅(hóng)外探(tàn)測(cè)模塊、視頻顯(xiǎn)示模塊和信息處理(lǐ)系統組成(chéng)，如圖1所示(shì)。

　　該(gāi)系統(tǒng)中，信息處(chù)理系(xì)統是一個嵌入(rù)式(shì)系統的(de)最小系(xì)統(tǒng)，主要由嵌入式處理(lǐ)器、電源子(zǐ)系(xì)統、sdram子系統、flash子(zǐ)系統、複位系統以及串口(kǒu)和(hé)jtag調(diào)試接(jiē)口等部(bù)分組成(chéng)。視頻(pín)采集模塊(kuài)，包括視頻(pín)解碼芯片和視頻采(cǎi)集攝像頭兩部分，攝像頭負責(zé)視頻信息的采集，視(shì)頻解碼芯(xīn)片把攝像頭采集到的視(shì)頻信(xìn)号(hào)編碼後送給(gěi)信息處理系統處理。紅外探測模塊，由(yóu)紅外光(guāng)電三極管(guǎn)、單片(piàn)機(jī)、可(kě)觸摸液晶(jīng)屏組成(chéng)，光(guāng)電三極管(guǎn)将(jiāng)檢測到的光(guāng)電壓值傳(chuán)送給單片機，單(dān)片機将處(chù)理後(hòu)的信息(xī)顯示(shì)在(zài)觸摸液晶(jīng)屏上(shàng)。視頻(pín)顯示模塊(kuài)包括視頻(pín)編碼芯片和lcd顯(xiǎn)示屏(píng)兩部分，視(shì)頻采(cǎi)集模塊采(cǎi)集到(dào)的視頻(pín)信息，經(jīng)過信息處(chù)理系統處(chù)理後，再通(tōng)過視頻(pín)編碼芯(xīn)片編碼，輸出到(dào)lcd顯示(shì)屏上。
1.1視頻(pín)采集(jí)模塊
　　紅外(wài)光(guāng)源(yuán)作爲檢測(cè)系統的光源(yuán)部(bù)分，其作用(yòng)即可(kě)以實時傳輸管(guǎn)道内(nèi)部圖(tú)像，提(tí)供給(gěi)操作(zuò)人員直觀的管道(dào)内(nèi)部視覺信息，又可以在(zài)管(guǎn)道内(nèi)部發出一(yī)束充(chōng)滿管道的紅外(wài)光柱，以便(biàn)于接收端探(tàn)測(cè)。紅外(wài)電視技(jì)術是一種成(chéng)熟的(de)識别(bié)成像技術，其将(jiāng)電視技(jì)術與主(zhǔ)動紅(hóng)外夜(yè)視技(jì)術相(xiàng)結合，用不(bú)可見紅外輻射主(zhǔ)動(dòng)照明目标(biāo)，并用對此紅外(wài)輻射(shè)波段(duàn)敏感(gǎn)的高靈(líng)敏(mǐn)攝像(xiàng)機攝像的手段進行夜視。它綜合了紅外主動(dòng)夜視不受(shòu)環境照度(dù)限(xiàn)制，能在(zài)完全(quán)黑暗(àn)的環(huán)境中(zhōng)攝像、成本(běn)低、圖像(xiàng)相對清(qīng)晰的(de)特點(diǎn)，以及(jí)電視方法能傳(chuán)輸圖像、能(néng)錄像(xiàng)的特點。如圖2所(suǒ)示，本裝置(zhì)選用(yòng)工業級紅外攝(shè)像頭作爲紅外(wài)光源(yuán)，将攝像頭采集(jí)到的管道(dào)内部圖(tú)像傳輸(shū)進可移動(dòng)液晶(jīng)顯示屏(píng)，方便檢(jiǎn)測人(rén)員實時觀(guān)察管道内部流(liú)量計與管(guǎn)道同(tóng)軸情況(kuàng)。

1.2紅(hóng)外探測模塊(kuài)
　　紅(hóng)外探測技術，是(shì)利用紅外(wài)光實現檢(jiǎn)測各類參(cān)數(shù)的(de)技術。紅外光是(shì)一種波長(zhǎng)介于微波(bō)與可見光之間的電磁波(bō)輻射(shè)，肉(ròu)眼無法(fǎ)覺察。要探(tàn)測到(dào)這種輻(fú)射，并測量其大(dà)小，必須(xū)将它轉(zhuǎn)換成可(kě)以探測得到的(de)其他(tā)物(wù)理量。物體經紅外輻射(shè)照射後所産生的反(fǎn)應，隻要其(qí)大小可以被(bèi)測(cè)量，均可用來檢(jiǎn)測紅(hóng)外輻射的(de)強弱。紅外(wài)探測器的(de)主要(yào)原理(lǐ)是光電(diàn)效應和(hé)紅外(wài)熱效(xiào)應。這些效應(yīng)基本以電信号(hào)形式輸(shū)出，或者以(yǐ)其它(tā)方式(shì)轉換成(chéng)電(diàn)信号輸出(chū)。紅外光電(diàn)三極(jí)管是(shì)一種典(diǎn)型的紅(hóng)外器件，它是一(yī)種晶體管(guǎn)，是在(zài)光電二極管技術的基(jī)礎之上(shàng)發展起來的光(guāng)電器件，本身具(jù)有放大功(gōng)能(néng)[3]。它(tā)有三個電極。電(diàn)極之(zhī)間的電阻(zǔ)會随着光(guāng)照大小(xiǎo)的(de)變化而變(biàn)化。如圖3所示，本(běn)裝置選用(yòng)8個紅(hóng)外光電三(sān)極管作爲(wèi)光電(diàn)探測(cè)元(yuán)件，安裝在輔(fǔ)助标(biāo)準法蘭内(nèi)側，探出(chū)法(fǎ)蘭管(guǎn)道内(nèi)壁(bì)1mm，輔助标(biāo)準法(fǎ)蘭(lán)可通過(guò)螺(luó)栓固定(dìng)在被(bèi)檢流量計法蘭(lán)上，其可(kě)以靈敏(mǐn)地探測到紅外(wài)光源(yuán)發出的紅(hóng)外光(guāng)線(xiàn)，并(bìng)将光(guāng)強轉換爲(wèi)電壓(yā)信号由(yóu)數據傳(chuán)輸系(xì)統(tǒng)輸出到(dào)液晶終端(duān)，以供檢測人員判斷(duàn)管道(dào)同軸(zhóu)情況，若8個探測器檢(jiǎn)測電壓相同則可認爲流量計(jì)與裝置在±1mm誤差(chà)範圍内(nèi)實現了(le)同軸連接(jiē)。

1.3數據傳輸(shū)及處理與圖像(xiàng)的解析
　　根(gēn)據(jù)紅(hóng)外成像的(de)原理，紅外攝像機拍(pāi)攝的圖像(xiàng)和普通的(de)彩色(sè)攝像(xiàng)機拍攝的(de)圖(tú)像相比有一(yī)些不同(tóng)的特(tè)點，比如：紅(hóng)外圖像(xiàng)噪點比(bǐ)較多，邊(biān)緣不(bú)明(míng)顯(xiǎn)。爲了實現(xiàn)後(hòu)期準确(què)的識别，需(xū)要對圖像進行(háng)預處理。通過(guò)圖(tú)像的(de)去噪技術，會減(jiǎn)少噪點對(duì)圖像(xiàng)的影響；通過對比度增強(qiáng)技術(shù)，可以把運動目(mù)标和背(bèi)景的區分度(dù)變大，提高(gāo)實時(shí)檢測時的(de)正确率。圖4爲

　　整個(gè)同軸度檢(jiǎn)測系(xì)統(tǒng)工作(zuò)流(liú)程，圖5爲試驗裝置液晶終(zhōng)端顯(xiǎn)示，分别爲視頻(pín)終端和(hé)紅外探(tàn)測終端，顯(xiǎn)示信息可直接(jiē)反饋(kuì)給檢測(cè)人(rén)員以(yǐ)便于(yú)操作(zuò)。

2試驗(yàn)分析
　　試驗(yàn)依據(jù)國家(jiā)檢(jiǎn)定規程(chéng)jjg1121-2015《 旋進旋渦流量(liàng) 計》[4]進行，選用某儀表企業生産(chǎn)精度等級爲1.5級(jí)，dn80口徑，型号(hào)爲lux-80的(de)旋進旋渦流量(liàng)計，儀(yí)表編(biān)号爲(wèi)1412190，流量(liàng)範圍（18～200）m3/h，試驗(yàn)如圖6所示(shì)。圖7爲(wèi)輔助标準法(fǎ)蘭(lán)内側光電三極管編(biān)号(hào)分布。


　　由(yóu)表2試驗(yàn)數據可知(zhī)，當(dāng)儀(yí)表按(àn)照表1情況(kuàng)對準同(tóng)軸(zhóu)情況下，依(yī)據規程進(jìn)行檢(jiǎn)定，該(gāi)儀表qt≤q≤qmax相對(duì)示值誤差(chà)1.18%，重複性誤(wù)差0.07%，qmin≤q＜qt相對示(shì)值(zhí)誤(wù)差+2.09，重(zhòng)複性誤(wù)差(chà)0.14%，儀表系數(shù)爲10108.3（1/m3），精度等(děng)級符合1.5級。當儀(yí)表在(zài)表2未(wèi)實現(xiàn)對準同(tóng)軸(zhóu)，儀表軸線中心高于(yú)标(biāo)準裝置軸線(xiàn)中心(xīn)情況下，該(gāi)流量計(jì)各(gè)點儀(yí)表系(xì)數(shù)已經發(fā)生變化，尤(yóu)其在(zài)小流量點(diǎn)變化(huà)顯著，偏差(chà)達到+102.7（1/m3），儀表系數整體(tǐ)偏差了-101.3（1/m3），依(yī)據規(guī)程經(jīng)檢定，該儀(yí)表qmin≤q＜qt區間示值誤(wù)差超(chāo)差，精度(dù)等(děng)級不(bú)符合(hé)1.5級，檢(jiǎn)定結果(guǒ)不合格(gé)[5]。


　　因此可見(jiàn)計量(liàng)部(bù)門(mén)檢定人員(yuán)在檢定時由于人爲(wèi)未同軸連(lián)接流量(liàng)計的失誤引(yǐn)入的誤差(chà)足以産生檢定誤判情況。
3結(jié)語(yǔ)
　　氣體流量(liàng)計作(zuò)爲貿易計(jì)量的重要計量器具(jù)其使用已(yǐ)經越(yuè)來越廣(guǎng)泛(fàn)，目前(qián)廣泛(fàn)應用(yòng)于天(tiān)然氣、蒸汽等貿易結(jié)算領域。與(yǔ)此同時該流量計的量值傳(chuán)遞(dì)工作也(yě)愈加重(zhòng)要，其量值溯源(yuán)的精度直接關(guān)系到企(qǐ)業和百(bǎi)姓的切身經濟利益。氣體(tǐ)流量(liàng)計與臨(lín)界(jiè)流文(wén)丘裏(lǐ)噴嘴法氣(qì)體流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置同軸連接方(fāng)法，目标爲(wèi)實現該類(lèi)流量計與(yǔ)标準裝置(zhì)誤差在±1mm内(nèi)的同軸連(lián)接。經(jīng)過試(shì)驗分(fèn)析進(jìn)一(yī)步(bù)證明(míng)了氣(qì)體流(liú)量計與标準裝置同(tóng)軸連接的重要(yào)性。

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