【摘要】浮子流(liú)量計(jì) 是(shì)一種常(cháng)用的可變截面式壓(yā)差流量計(jì)量裝置(zhì)，結(jié)構簡(jiǎn)單、成(chéng)本低、工作可(kě)靠性高(gāo)，可測(cè)量流量小和(hé)節(jiē)流壓(yā)力損失小的特點，因此，在(zài)石油、煤炭、冶金(jīn)、輕化(huà)工業、食品(pǐn)衛生等工業領域中廣泛應用(yòng)。本文介(jiè)紹了浮(fú)子流(liú)量計的應(yīng)用，以及示值誤(wù)差的測量不确定度。測量(liàng)不确定度是(shì)一種對(duì)測量結果可信(xìn)程(chéng)度(dù)的(de)表示方(fāng)式，文章後(hòu)半部(bù)分講述了鍾罩(zhào)式氣體流量标(biāo)準裝(zhuāng)置檢(jiǎn)定浮(fú)子流(liú)量計時，其(qí)測得值的示值(zhí)誤差不确(què)定度(dù)評定方法。依據(jù)檢定(dìng)規(guī)程氣體流量(liàng)中，用(yòng)容積(jī)法測量浮(fú)子流(liú)量計(jì)的實(shí)際流(liú)量，用其示值誤差的(de)換算公式(shì)建立測(cè)量模型，分别計(jì)算(suàn)相關(guān)關系的輸(shū)入量(liàng)的不确(què)定度分(fèn)量，得(dé)到合理的(de)評定(dìng)結果。
引言(yán)
　　浮子(zǐ)流量(liàng)汁（又稱轉(zhuǎn)子(zǐ)流量計(jì)）是一種(zhǒng)傳統的(de)可變面(miàn)積(jī)式流(liú)量測量(liàng)裝置，當(dāng)流量發生改(gǎi)變(biàn)，浮子在垂(chuí)直錐(zhuī)形管内(nèi)上下移(yí)動時(shí)，錐管和浮(fú)子之間形成的(de)環行流通面積發生改變，以此(cǐ)原理實(shí)現(xiàn)對流(liú)量測(cè)量的體積(jī)式流量(liàng)儀表。它(tā)具有(yǒu)機械(xiè)結構(gòu)簡單(dān)、加工方便(biàn)、工作(zuò)穩定、可靠性高及壓(yā)力損(sǔn)失(shī)小等(děng)優(yōu)點，尤(yóu)其可以(yǐ)測(cè)量低雷諾(nuò)數小(xiǎo)流量(liàng)介質的(de)特(tè)點，因此在(zài)液體、氣體(tǐ)的流量(liàng)測(cè)量和自動(dòng)控制系(xì)統(tǒng)中被廣(guǎng)泛(fàn)應用(yòng)。
　　浮子流量計按(àn)其結構形(xíng)式可(kě)以(yǐ)分(fèn)爲兩大類(lèi)：玻璃管浮子流量計，金屬(shǔ)管浮(fú)子流(liú)量計。
　　玻璃管浮(fú)子流量計(jì)是實驗(yàn)室和工業上(shàng)最常用(yòng)的(de)一種(zhǒng)流量計。其(qí)特點(diǎn)在于結構(gòu)簡單(dān)、直觀、壓力損失(shī)小、維修方(fāng)便。玻璃管浮子(zǐ)流量(liàng)計适用于(yú)測量管(guǎn)道(dào)直徑(jìng)小于(yú)100mm的小(xiǎo)流量，使(shǐ)用該流量計(jì)必須(xū)安裝在垂(chuí)直方向的管道上，流體介質自(zì)下而上通(tōng)過。 玻(bō)璃管浮(fú)子(zǐ)流量(liàng)計 的主要測量(liàng)元件是一(yī)根垂(chuí)直安裝且上面大、下面小的錐(zhuī)形玻(bō)璃(lí)管(guǎn)，和一個在内(nèi)部(bù)可以(yǐ)上下移動(dòng)的浮(fú)子。當(dāng)流體(tǐ)自下(xià)而上經過(guò)錐形玻璃管時，浮子(zǐ)的上下端之間(jiān)産生壓差(chà)，浮子在此差壓(yā)作用(yòng)下上(shàng)升。當浮子(zǐ)所受差(chà)壓力、所(suǒ)受浮(fú)力及(jí)粘性(xìng)升力與浮(fú)子的(de)重力合(hé)力爲零(líng)時，浮子處于平衡位(wèi)置。因(yīn)此，流(liú)經玻璃(lí)管浮子(zǐ)流量計的流體(tǐ)流量(liàng)與(yǔ)浮子上升高(gāo)度，即與流(liú)量計的流(liú)通面(miàn)積之間存在(zài)着(zhe)一定的比(bǐ)例關系，浮(fú)子的位置(zhì)高度所在(zài)的刻(kè)度可(kě)作爲流量(liàng)計示值。
　　金(jīn)屬(shǔ)管(guǎn)浮子(zǐ)流量(liàng)計 特點在于(yú)結構簡單、工(gōng)作可靠、精(jīng)度高、适用範圍廣。與(yǔ)玻璃管浮子流量計(jì)相比較，能耐(nài)較(jiào)高的(de)壓力(lì)。該流量計(jì)具(jù)有就地指示(shì)、電遠傳、限(xiàn)位開關報警、耐(nài)腐蝕(shí)、夾套型、阻(zǔ)尼型和防爆型等多設(shè)計品種(zhǒng)。廣泛(fàn)應用(yòng)于(yú)國防、化(huà)工、石油(yóu)、冶(yě)金、電力、環(huán)保、醫藥和(hé)輕工(gōng)等行(háng)業的液體、氣體(tǐ)流量(liàng)的測量與(yǔ)自動(dòng)控制(zhì)。金屬(shǔ)管浮子流量(liàng)計(jì)主要由三(sān)大基本部(bù)分組成：測量管(guǎn)體、錐(zhuī)形浮子、指(zhǐ)示器。浮子(zǐ)的位(wèi)移量與流量的(de)大小成比(bǐ)例，通(tōng)過(guò)磁耦合系統(tǒng)，以不接觸方式(shì)，将浮子位(wèi)移量(liàng)傳給指(zhǐ)示(shì)器指(zhǐ)示出流量的大(dà)小(xiǎo)；也(yě)可裝(zhuāng)配不同的轉換器(qì)，将(jiāng)流量值轉(zhuǎn)換成标準(zhǔn)電遠傳信(xìn)号，實(shí)現(xiàn)遠距離顯示(shì)、記錄、積算(suàn)和控(kòng)制等(děng)功能。
　　金屬(shǔ)管浮子流(liú)量計用(yòng)于氣體測量(liàng)時(shí)，制造商(shāng)需要以标準狀(zhuàng)态（20℃、101.325pa）下(xià)的幹(gàn)空氣(qì)作爲氣體标尺分度(dù)。如(rú)果金屬管浮子(zǐ)流量計在特(tè)殊壓力下(xià)的校準(zhǔn)時，氣體(tǐ)在流量計的出(chū)口直接排(pái)放到(dào)大氣(qì)，将會在浮(fú)子處産生較大(dà)的壓(yā)力損失，引起數據缺(quē)乏真實。因此(cǐ)在這樣(yàng)的工況條(tiáo)件下，應當在流量計(jì)的出口(kǒu)安(ān)裝一個閥門(mén)，以便對(duì)所需流量值進行設定；當(dāng)浮子上方(fāng)維持标校(xiào)壓力(lì)時(shí)，氣體(tǐ)将在閥門處膨脹。測量時(shí)還應保證管道壓力不小于(yú)5倍儀(yí)表壓(yā)力損失，以(yǐ)确保(bǎo)浮子(zǐ)工作穩定(dìng)，因此(cǐ)，一(yī)般(bān)測量(liàng)氣體(tǐ)的(de)儀(yí)表配(pèi)有(yǒu)氣體阻尼器(qì)，以最(zuì)大限(xiàn)度減(jiǎn)小浮(fú)子震蕩。
　　下(xià)面介紹用鍾罩(zhào)式氣(qì)體流量标(biāo)準裝(zhuāng)置對浮子(zǐ)流量(liàng)計開展檢定時，從被檢計(jì)量器具重複性(xìng)、标準(zhǔn)器引入的(de)不确(què)定度(dù)分量、氣體流量溫度(dù)及壓力補(bǔ)償方面的(de)考慮(lǜ)，對被(bèi)檢浮(fú)子流(liú)量計(jì)進行(háng)不确定度(dù)分析(xī)。
1概述(shù)
1.1檢定(dìng)依據(jù)
　　jjg257-2007《浮子(zǐ)流量(liàng)計檢定(dìng)規程》
1.2環境條(tiáo)件
　　檢定溫度爲（5~35）℃，相對(duì)濕度(dù)爲（45~75）%，大氣壓(yā)力(lì)爲(wèi)（86~106）kpa。
1.3計量标(biāo)準(zhǔn)
　　鍾罩(zhào)式氣(qì)體流量标(biāo)準裝(zhuāng)置（以(yǐ)下簡(jiǎn)稱鍾罩(zhào)），精度等(děng)級爲(wèi)0.2級。
1.4被(bèi)檢對(duì)象
　　氣(qì)體浮(fú)子流(liú)量計(jì)（以(yǐ)下簡稱流量(liàng)計(jì)），最大流(liú)量(liàng)爲25l/min,精度等級(jí)爲2.5級，刻度溫(wēn)度(dù)：20℃，刻度(dù)壓力(lì)：101.32kpa，介質(zhì)：空氣。
1.5檢定(dìng)方法(fǎ)
　　鍾罩排出氣體流入流(liú)量計，測(cè)量排(pái)出鍾(zhōng)罩的氣體體積(jī)和同(tóng)步累(lèi)計時(shí)間，以(yǐ)及鍾(zhōng)罩内和流(liú)量處的(de)氣體壓(yā)力和(hé)溫度，計算出流量計(jì)在刻(kè)度狀(zhuàng)态下的實(shí)際流(liú)量(liàng)。當檢定用介質密度與(yǔ)刻度介質密度(dù)不同時(shí)，實(shí)際流量應(yīng)進(jìn)行修正(zhèng)。計算流量計的(de)刻度流量與流(liú)量計(jì)在刻度狀(zhuàng)态下的實(shí)際流(liú)量之差，即(jí)可得(dé)到該(gāi)浮子流量計的示值誤差(chà)。
2數學(xué)模型(xíng)

式(shì)中：δ——流量(liàng)計的(de)示值誤差(l/min)；qvs——流(liú)量(liàng)計的刻度(dù)流量(l/min)；pn、ps、pm——分别(bié)爲刻度狀态、鍾(zhōng)罩内和流(liú)量計前的氣(qì)體(tǐ)絕對壓力(lì)；tn、ts、tm——分别(bié)爲刻(kè)度狀态、鍾罩内和流量計(jì)前的(de)氣體熱力(lì)學(xué)溫度。
pn=101325pa；tn=293.15k。
3輸(shū)入(rù)量(liàng)的标準不(bú)确定度評(píng)定
3.1輸(shū)入量qvs的标(biāo)準不确定度u(qvs)評定
　　輸入量qvs的不确定度主(zhǔ)要來源于流(liú)量計的(de)測量(liàng)重複性，可(kě)通過連續測量(liàng)得到測(cè)量列，采(cǎi)用a類方法(fǎ)進行(háng)評定(dìng)。對流(liú)量計(jì)在刻(kè)度(dù)6l/min流量下(xià)連(lián)續測量(liàng)6次，得(dé)到示(shì)值(zhí)分别爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（l/min），按極差法計算(suàn)單次測(cè)量實驗(yàn)标準差

1. 輸入量(liàng)v的标(biāo)準(zhǔn)不确定(dìng)度u(v)的評定

　　輸入(rù)量v的(de)不(bú)确定度(dù)主要(yào)來源(yuán)于鍾(zhōng)罩式(shì)氣體(tǐ)流量(liàng)标準裝置的不(bú)确定度，采用b類(lèi)方法進(jìn)行評定(dìng)。0.5級鍾罩(zhào)流量測(cè)量不(bú)确定度爲(wèi)urel=0.5%，包含因子k=2，當标(biāo)準容積爲50l時，則标準(zhǔn)不确定度(dù)爲

3.3輸入量ps的标(biāo)準不确定度u(ps)的(de)評定
　　輸入(rù)量ps的不确(què)定度是由(yóu)傾斜式微(wēi)壓計(jì)和空(kōng)盒氣壓表(biǎo)的示值誤(wù)差引(yǐn)起(qǐ)的不确定度(dù)u(ps1)，由鍾罩的(de)壓(yā)力(lì)波動引起的不(bú)确定(dìng)度(dù)u(ps2)，采(cǎi)用b類方法(fǎ)進行評定(dìng)。
　　1.0級傾斜式微壓計的最大(dà)允許(xǔ)誤差(chà)爲(wèi)±1.0%，當(dāng)鍾罩(zhào)内壓(yā)力爲2000pa時，最(zuì)大示值誤差爲±20pa，空盒氣壓(yā)表的(de)最大允許誤差(chà)爲±200pa，估計兩者均(jun1)服從均(jun1)勻分布(bù)，所以傾(qīng)斜式微(wēi)壓(yā)計和空盒氣(qì)壓表(biǎo)的示值誤差之和應在±220pa範(fàn)圍内(nèi)服從三角(jiǎo)分布，包含因子(zǐ)k=/6，則标(biāo)準不确定(dìng)度爲

3.4輸入(rù)量ts的标準不(bú)确定度(dù)u(ts)的評(píng)定(dìng)
　　輸入量(liàng)ts的不确定度是(shì)由溫度計(jì)的示(shì)值誤(wù)差引起的不确定度(dù)u(ts1)，檢定過程中(zhōng)鍾罩内(nèi)的氣體溫(wēn)度波(bō)動引起的(de)不确(què)定度u(ts2)，采用b類方(fāng)法進(jìn)行(háng)評定。
　　分度值爲0.2℃的工作(zuò)用玻璃液體溫度計的最大允(yǔn)許誤差爲±0.3℃，即爲(wèi)±0.3k，估計(jì)服從(cóng)均勻(yún)分布(bù)，包含因子(zǐ)k=/3，所以(yǐ)，标準不确(què)定(dìng)度(dù)爲(wèi)

　　鍾(zhōng)罩溫(wēn)度差(chà)控制不大(dà)于0.5℃，區間半寬爲(wèi)0.25k，估計服(fú)從均勻分布，包含因子(zǐ)k=/3，所(suǒ)以，标準不确(què)定度爲


3.5輸入量(liàng)pm的标準不(bú)确定(dìng)度u(pm)的評定(dìng)
　　輸入(rù)量pm的不确定度是由(yóu)傾斜式微(wēi)壓計、空盒氣壓(yā)表的(de)示(shì)值誤差和鍾罩的(de)壓力(lì)波動(dòng)引起(qǐ)的，該(gāi)項評(píng)定同(tóng)3.3，所以(yǐ)
u(pm)=u(ps)=91pa,v(pm)=50
3.6輸入(rù)量(liàng)tm的标(biāo)準不确定度(dù)u(tm)的評定
　　輸(shū)入量(liàng)ts的不(bú)确定度(dù)是由溫度計(jì)的示值誤(wù)差和檢定(dìng)過程溫度波動(dòng)引起(qǐ)的，該(gāi)項評定同3.4，所以(yǐ)，
u(tm)=0.2k,v(tm)=61
3.7輸入(rù)量t的标準(zhǔn)不确(què)定度(dù)u(t)的評定(dìng)
　　輸(shū)入量t的不确定(dìng)度是由電子秒表的(de)示值(zhí)誤差(chà)引起(qǐ)的，電(diàn)子秒(miǎo)表的(de)最大(dà)允許誤差(chà)爲±0.5s/d，估計服從均勻分布(bù)，包含因子k=/3，則(zé)标準(zhǔn)不确(què)定度爲(wèi)

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(biāo)準不(bú)确定度一覽表(biǎo)
見表(biǎo)1。
4.3合成标準(zhǔn)不确(què)定(dìng)度(dù)的計(jì)算
　　輸入量qvs、v、ps、ts、pm、tm、t彼此(cǐ)獨立，所以合成(chéng)标準不确(què)定度(dù)可按下式計算得：

5擴展不确定度的評(píng)定
取包(bāo)含因(yīn)子
k=2，擴(kuò)展不(bú)确定度爲(wèi)
u=k×uc(δ)=2×0.06=0.12l/min
相(xiàng)對(duì)擴展不确定度爲

6測量不确定(dìng)度的報(bào)告(gào)與表(biǎo)示
　　氣體浮(fú)子流(liú)量計(jì)在流量計(jì)刻度(dù)爲(wèi)6l/min，相(xiàng)對擴(kuò)展不确(què)定度爲(wèi)
urel=0.5%　k=2
7結束(shù)語
　　以上對(duì)被檢浮子(zǐ)流量(liàng)計測量結果的(de)不确定度(dù)來源進行了較(jiào)爲深(shēn)入的分(fèn)析(xī)，可以作爲以後(hòu)浮子(zǐ)流量計(jì)檢定校準工(gōng)作的(de)參考(kǎo)。

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