電(diàn)磁流(liú)量計 是一(yī)種基(jī)于電磁感應(yīng)定(dìng)律,根(gēn)據導(dǎo)電流(liú)體通過外(wài)加磁(cí)場時産生的電(diàn)動勢來測量導電流(liú)體流量的一種新(xīn)型(xíng)流量(liàng)測量(liàng)儀表。測量(liàng)時不受(shòu)流體密度、粘度、電導率(lǜ)變化的(de)影(yǐng)響,感應電(diàn)壓信号與管道(dào)内(nèi)的平均流速呈(chéng)線性相(xiàng)關,測量精(jīng)度高(gāo)。正是(shì)由于這種(zhǒng)穩定(dìng)的計量特(tè)性,電磁流量計(jì)被廣泛應用于(yú)制(zhì)冷領域各種(zhǒng)焓差實(shí)驗(yàn)室、熱(rè)泵實驗(yàn)室及水(shuǐ)冷實驗室(shì),用作(zuò)流量(liàng)監(jiān)測的儀(yí)表(biǎo)。重點闡述了(le)電磁(cí)流量計(jì)在(zài)溴化锂制(zhì)冷機(jī)流量測試中的(de)應用(yòng)及運行效(xiào)果;文(wén)獻(xiàn)[7]提出利(lì)用電磁流(liú)量計等高(gāo)精度設備,采用焓差(chà)法設(shè)計遠程監(jiān)控移(yí)動式制冷設備(bèi)性能檢測儀，解(jiě)決使(shǐ)用現(xiàn)場對(duì)制冷(lěng)空(kōng)調(diào)機組性能校驗困難的(de)問(wèn)題;則利用(yòng)電磁流(liú)量計等(děng)設備設(shè)計出一(yī)種以(yǐ)stm32f401re爲控制核心的(de)能耗監測系統(tǒng)用以評估水源熱泵(bèng)系統(tǒng)的節能狀況。
　　然而,流(liú)量作爲制冷空(kōng)調系統冷熱量(liàng)計量的重(zhòng)要測定參(cān)數,其(qí)檢測相比于溫(wēn)度、壓力(lì)等參數(shù)要複雜(zá)得(dé)多。其(qí)主(zhǔ)要原因(yīn)在于(yú)流量計(jì)在工作(zuò)時，溫度、壓(yā)力、流(liú)速分(fèn)布、空(kōng)管幹擾、流體電(diàn)導率(lǜ)、流體(tǐ)相态以及(jí)磁場邊緣效應(yīng)等諸(zhū)多因素均(jun1)會對(duì)測(cè)量(liàng)結果(guǒ)産生(shēng)偏差。因此(cǐ)，測量結果是否準确(què)可靠,可信程度如何(hé),是實(shí)驗室每位試驗人員都關(guān)心的(de)問(wèn)題。測量不确(què)定度是(shì)說(shuō)明(míng)測(cè)量結(jié)果的不可(kě)确定程度(dù)和可信程(chéng)度(dù)的參數'。目前大多(duō)電磁(cí)流量計(jì)在(zài)計量(liàng)特性方面也僅(jǐn)标明(míng)儀(yí)表的最(zuì)大允許誤(wù)差或(huò)其準(zhǔn)确度(dù)等級(jí),而未對流量計(jì)測量結果的不(bú)确定(dìng)度(dù)作(zuò)出相(xiàng)應的(de)說明，而流(liú)量測(cè)量結(jié)果的(de)表述必須在表明被測(cè)量(liàng)值的同時賦予該值(zhí)相關的(de)測量不(bú)确定(dìng)度,才是完(wán)整并且有(yǒu)意義(yì)的。
　　鑒于(yú)流(liú)量監(jiān)測在(zài)空(kōng)調(diào)制冷系統(tǒng)中的重要(yào)性(xìng)，以(yǐ)jjg1033-2007《電磁(cí)流量(liàng)計檢定規程》和(hé)jjf1059-2012《測量不(bú)确(què)定度評定(dìng)與表示》作(zuò)爲技術支(zhī)撐[16],對電(diàn)磁(cí)流量計用(yòng)水流量(liàng)标(biāo)準(zhǔn)裝(zhuāng)置進(jìn)行(háng)校準,建立數學模型,詳(xiáng)細闡述(shù)電磁流(liú)量(liàng)計示值誤差(chà)的不确定度評(píng)定方(fāng)法,具體分(fèn)析各(gè)個(gè)分量引(yǐn)人的标(biāo)準不确定度(dù),并揭示各(gè)分量在合(hé)成标(biāo)準不确定度中(zhōng)所占的(de)比重。評定結果(guǒ)可供參(cān)考或(huò)符合(hé)測量條件(jiàn)的予(yǔ)以直接應用(yòng)。
1概述
1.1測(cè)量依據.
　　依(yī)據jjg1033-2007《電(diàn)磁流(liú)量計檢定(dìng)規程(chéng)》。
1.2測量标準(zhǔn)
　　測量标準(zhǔn)及主(zhǔ)要配套設備爲(wèi)經相(xiàng)應法(fǎ)定計量檢(jiǎn)定機構檢定(dìng)的dn(65~100)mm水(shuǐ)流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置，不确定(dìng)度爲(wèi)urel=0.11%(k=2)。
1.3測(cè)量(liàng)過程(chéng)與方法(fǎ).
　　在(zài)環境(jìng)溫度(dù)20℃,相對(duì)濕度65%,外界磁場、機械(xiè)振動和噪(zào)聲(shēng)對(duì)流量計(jì)的影響忽略(luè)不(bú)計的條(tiáo)件下對dn80,最大流(liú)量qmax爲100m3/h,精度(dù)等級(jí)爲0.5級(jí)的電磁(cí)流(liú)量計進行測量(liàng)。計算電磁流量(liàng)計測量結(jié)果的相對(duì)示值誤差(chà)，并評定(dìng)測量結(jié)果的(de)不确定度(dù)。
2數學模(mó)型
2.1單次測量時(shí)的相對(duì)示值誤差
　　電磁(cí)流量(liàng)計各(gè)流量(liàng)點單次測(cè)量時的相對(duì)示值誤(wù)差(即第i個檢定(dìng)點第j次檢定的(de)相對(duì)示(shì)值誤差(chà)eij,簡記(jì)爲e)爲:
 
　　式(1)中(zhōng):e爲單次測量時(shí)被檢(jiǎn)流量計的(de)相對示值(zhí)誤差(chà)(%);q爲單次測(cè)量時(shí)被檢(jiǎn)流(liú)量(liàng)計顯(xiǎn)示的流(liú)量(liàng)值(m3);qs爲(wèi)單次(cì)測量(liàng)時标準器換(huàn)算到流(liú)量計處(chù)狀(zhuàng)态的(de)累積流(liú)量值(m3)。
2.2單(dān)次測量時(shí)标準(zhǔn)器換(huàn)算(suàn)到流量(liàng)計處狀(zhuàng)态的累(lèi)積流(liú)量值q。
 
　　式(2)、式(shì)(3)中:v,爲單次測量時标準器測得的液.體實際體(tǐ)積(m3);β爲測量用液(yè)體在測量(liàng)狀(zhuàng)态(tài)下的體積(jī)膨脹(zhàng)系數(℃-1);0,0m分别(bié)爲單次測(cè)量時标準(zhǔn)器(qì)和流量計處(chù)的液(yè)體溫度(℃);k爲(wèi)測量用(yòng)液(yè)體在(zài)測量(liàng)狀态下的(de)壓縮(suō)系數(shù)(pa-1);p。,pm分别爲單次(cì)測(cè)量時(shí)标準器(qì)和流量(liàng)計處的液(yè)體壓(yā)力(pa)。
2.3靈敏系數與(yǔ)不确(què)定傳(chuán)播律(lǜ)
　　當(dāng)被測量的測(cè)量模(mó)型(xíng)爲線性(xìng)函數y=ƒ(x1，x2,...xn),在(zài)xi=xi時(shí),靈敏(mǐn)系數(shù)ci通常是對(duì)測量函數ƒ在xi=xi處(chù)取--階偏(piān)導數得(dé)到，即:
 
　　靈(líng)敏系數是一個(gè)有單位(wèi)和符号(hào)的量值(zhí)，它表明了被測(cè)量估計值的不(bú)确定度(dù)uc(y)受輸(shū)人(rén)量xi的不确(què)定度u(xi)影響(xiǎng)的敏感程(chéng)度。當(dāng)全部(bù)輸人量是(shì)彼(bǐ)此獨立(lì)或互不相關時(shí),被測量的估計值y的合成标準(zhǔn)不确定(dìng)度uc(y)爲:
 
式(shì)(5)中(zhōng):分量ui(y)=ciu(xi)。
3示(shì)值誤(wù)差測(cè)量結果的(de)不确定度(dù)分析
3.1數學(xué)模型與靈(líng)敏系數(shù)
數(shù)學模型(xíng)見式(1)
靈(líng)敏系(xì)數
 
3.2輸(shū)人量(liàng)的标(biāo)準不(bú)确定(dìng)度分析
　　由(yóu)數(shù)學(xué)模型(xíng)可知(zhī)，測量結果(guǒ)相對示值誤差(chà)e的标(biāo)準不确定(dìng)度的主要(yào)來源(yuán)于:
1)被檢(jiǎn)流量計(jì)顯示(shì)的累(lèi)積流(liú)量(liàng)值q引人的标(biāo)準不(bú)确定(dìng)度分(fèn)量;
2)标(biāo)準器換算(suàn)到流(liú)量(liàng)計處狀(zhuàng)态的(de)累積流量(liàng)值q.引入的标準(zhǔn)不确(què)定度分量(liàng)。
3.3合成标準(zhǔn)不确(què)定度分(fèn)析
　　由于(yú)q≈q。,則示(shì)值誤差的(de)合(hé)成标準(zhǔn)不确(què)定度爲:
 
　　該次試(shì)驗被(bèi)檢對象爲(wèi)0.5級最大(dà)流量qmax爲(wèi)100m3/h的電(diàn)磁流量計(jì),其測量數據如(rú)表1所示下(xià)面以(yǐ)測量點10%qmmax=10m3/h爲(wèi)例,分(fèn)别分析(xī)相對标準不确定(dìng)度urel(q)和turel(qs)。
 
3.4相(xiàng)對标準不确(què)定度urel(q)的分(fèn)析(xī)
　　單(dān)次測(cè)量時(shí)被檢(jiǎn)流量計顯示的(de)累積流量值q引人的(de)标準(zhǔn)不确(què)定度分量urel(q)主要(yào)來源于被(bèi)檢電磁流量計的測量重(zhòng)複性,用a類(lèi)方法評定。根據(jù)jjg1033-2007《電磁流量計檢(jiǎn)定規程》流(liú)量計的重複性規定(dìng):當每(měi)個流量點(diǎn)重複檢定n次時,使用(yòng)相對(duì)示值(zhí)誤差的(de)流(liú)量計(jì)的重複(fú)性爲:
 
　　式(shì)(9)中:(er)i爲被檢流量計第i檢定點的(de)重複性;ei爲被檢(jiǎn)流量計第(dì)i檢定(dìng)點的相(xiàng)對(duì)示值誤差(chà)
 
　　所以該電(diàn)磁流(liú)量計(jì)在10m3/h處(chù)的重(zhòng)複性按式(shì)(9)計算得(er)1爲(wèi)0.025%,由于(yú)在此測(cè)量點下(xià)實際重複測量了3次,所以(yǐ)由被(bèi)檢電磁(cí)流量計的測量重(zhòng)複性引入的标準不(bú)确定(dìng)度分(fèn)量爲(wèi):
 
3.5相對(duì)标(biāo)準(zhǔn)不确(què)定度(dù)urel;(qs)的分析
3.5.1數學模型與靈敏(mǐn)系數(shù)
 
3.5.2輸人量的标準不确定度(dù)分析
　　标準器換(huàn)算到(dào)流量計(jì)處(chù)狀态的累(lèi)積流(liú)量值qs引人的标(biāo)準不(bú)确(què)定度分量主要來源于(yú):
1)水流量标(biāo)準裝置引人的(de)标準不确定度分量(liàng)u1(qs)
　　标準裝置由上一級(jí)法定(dìng)計量(liàng)技術機構檢定(dìng)，查閱(yuè)證(zhèng)書可知,水流量(liàng)标(biāo)準裝(zhuāng)置的(de)相(xiàng)對不确(què)定度爲urel=0.11%(k=2),則:urel(vs)=0.055%,vs在10m3/h處的測得值約爲(wèi)122.363m3(取10m3/h處标準容積(jī)的平均(jun1)值)，則:
 
2)檢(jiǎn)測用介質的體(tǐ)積膨脹系數β引(yǐn)人的(de)标準(zhǔn)不(bú)确(què)定度分(fèn)量(liàng)u2(qs)
　　檢測(cè)介質爲(wèi)循(xún)環水(shuǐ)，測量時(shí)測得标(biāo)準(zhǔn)器和(hé)流量計(jì)處的水溫分(fèn)别(bié)爲20℃和(hé)20.5℃。查閱(yuè)相關(guān)資料得知水在(zài)20℃時β=2.08×10-4℃-1且變化量爲(wèi)±8×10-6°c-1。假設(shè)爲均(jun1)勻分(fèn)布,則(zé):
 
3)标準器和流量計處的液(yè)體溫(wēn)度θs,θm引人的标準不确定度(dù)分(fèn)量u3(qs)、u4(qs)
　　水溫測量(liàng)所用的鉑熱電(diàn)阻其誤差限均爲±0.1℃,假設(shè)滿(mǎn)足均(jun1)勻分布,則(zé):
 
4.6合成标準不(bú)确定度(dù)
　　爲了便于分析(xī),将以上(shàng)各(gè)輸人(rén)量的标準不确定度分量(liàng)列表(biǎo)彙(huì)總,如表(biǎo)2所示(shì)。當全部輸(shū)入量(liàng)彼此獨立(lì)或互(hù)不相(xiàng)關時(shí),被測(cè)量的相對(duì)示值(zhí)誤差e的合成标(biāo)準不确定(dìng)度(dù)爲:
 
　　所以(yǐ)該(gāi)電磁流(liú)量計在校準點10m3/h處示(shì)值誤(wù)差的(de)不确(què)定度爲:
ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測(cè)量結(jié)果及(jí)不(bú)确(què)定度報告(gào)
　　根據(jù)表2中(zhōng)的(de)數據,由(yóu)不确定度傳播(bō)率公(gōng)式u2c=Σu2i,分析各(gè)标準不确定(dìng)度(dù)分量(liàng)方差(chà)u2i對合成标準(zhǔn)方(fāng)差u2c的影響程度,得到(dào)測(cè)量重複性、标(biāo).準裝置及溫度(dù)、壓力和膨脹系(xì)數等(děng)其他因素(sù)引人(rén)的分量在(zài)最(zuì)終(zhōng)評定結果(guǒ)中的(de)占(zhàn)比(bǐ)分别爲6.1%、93.8%、0.1%。同(tóng)理,根(gēn)據校(xiào)準原始記錄對(duì)其餘(yú)各流量校(xiào)準點(diǎn)引(yǐn)人(rén)的不(bú)确定度(dù)urel(q)和urel(qs)進.行(háng)分析,得(dé)到電磁(cí)流量計(jì)的測量(liàng)結果(guǒ)如表3所示(shì)。
 
5結束語
　　測量不(bú)确定度是(shì)一個定量說(shuō)明給出(chū)測量結果的不(bú)可确定(dìng)程度和(hé)可信(xìn)程度(dù)的參(cān)數,表(biǎo)征了測量結果的分散區(qū)間。通過(guò)對電磁(cí)流量計測量結果不.确定度的(de)評定并結(jié)合圖(tú)1、表2和(hé)表3的數據(jù)分析,可(kě)以(yǐ)得出下列(liè)結(jié)論:
1)随着(zhe)校準流量點的(de)不同,各輸人量(liàng)标準不确(què)定度(dù)分量是一個關(guān)于qs的線性函數(shù),但相對不(bú)确定(dìng)度基本(běn)保持一(yī)緻。這(zhè)也就(jiù)是爲什麽在流(liú)量計(jì)量中(zhōng)常用相對(duì)不确定(dìng)度(dù)表示(shì)的原因所在。
2)被(bèi)測量(liàng)示值(zhí)誤差的合成(chéng)标(biāo)準不(bú)确定度爲(wèi)0.06%,而測(cè)量重(zhòng)複性和标(biāo)準裝置引(yǐn)人的(de)标準不确定度(dù)分量分别爲0.014%和(hé)0.055%。由不(bú)确(què)定(dìng)度傳(chuán)播率(lǜ)可知(zhī)，測量重複性(xìng)和标準(zhǔn)裝置(zhì)是(shì)測(cè)量結果不确定度引(yǐn)人的主要分量(liàng),兩者在最終的(de)不确(què)定度(dù)評定中占比可達到(dào)99.9%;而溫度(dù)、壓力、膨(péng)脹系(xì)數等(děng)其他(tā)因素(sù)對最終評定結果的影響(xiǎng)僅爲0.1%。跟前者相(xiàng)比，兩(liǎng)者(zhě)相差不(bú)止一(yī)個數量級(jí),前者在最(zuì)終的(de)評定結(jié)果中占着更爲較大的(de)比重。因(yīn)此在實際應(yīng)用中(zhōng)可以忽略其對測量(liàng)結果的影(yǐng)響。
3)水(shuǐ)流量(liàng)标準裝置(zhì)作爲計(jì)量(liàng)标準(zhǔn),其不确定度的高(gāo)低(dī)能直接反(fǎn)映流(liú)量計的測(cè)量誤(wù)差(chà),進一步(bù)驗證了(le)計(jì)量标準在(zài)量值(zhí)傳遞(dì)與(yǔ)量值溯(sù)源中(zhōng)起到(dào)的重要作(zuò)用。同時，爲保證(zhèng)流量計(jì)在空調(diào)系統中傳(chuán)遞量值的準确統一(yī),應當做好流量(liàng)儀表(biǎo)的質量控(kòng)制,按周(zhōu)期計劃定期(qī)檢(jiǎn)定或校(xiào)準(zhǔn)。
4)相比于(yú)單純(chún)的用測量誤(wù)差(chà)來表述測量結(jié)果,測(cè)量不确定(dìng)度實(shí)用性更強(qiáng),表述更加科學(xué)合理,更能客觀地評(píng)價(jià)測量結果的質量和反映測量(liàng).過程中(zhōng)各因素(sù)對測量(liàng)結果的(de)影響。加(jiā)強測量不确定度理(lǐ)論(lùn)的(de)應用,在質量控制具(jù)有重要意義。

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