摘(zhai)要： 氣(qi)體流(liu)量計(ji) 作爲(wei)貿易(yi)計量(liang)的重(zhong)要計(ji)量器(qi)具其(qi)使用(yong)已經(jing)越來(lai)越廣(guang)㊙️泛❓，與(yu)🔴此同(tong)時該(gai)流量(liang)儀表(biao)的量(liang)值傳(chuan)遞工(gong)作具(ju)👅有愈(yu)加重(zhong)要的(de)♈意義(yi)。氣體(ti)流量(liang)儀表(biao)與臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)同軸(zhou)連接(jie)方法(fa)，搭建(jian)了試(shi)驗裝(zhuang)👌置，可(ke)實現(xian)🏃‍♀️該類(lei)儀表(biao)與标(biao)準裝(zhuang)置誤(wu)差在(zai)±1mm内的(de)同軸(zhou)連接(jie)，可以(yi)更好(hao)🍓地完(wan)成氣(qi)體流(liu)量儀(yi)表的(de)量值(zhi)傳遞(di)工作(zuo)。
　　近年(nian)來，伴(ban)随着(zhe)經濟(ji)的發(fa)展，我(wo)國能(neng)源的(de)需求(qiu)愈加(jia)強烈(lie)，随之(zhi)而來(lai)的能(neng)源危(wei)機的(de)挑戰(zhan)使能(neng)源計(ji)量的(de)準确(que)率問(wen)🥵題日(ri)🆚益顯(xian)著，氣(qi)體流(liu)量計(ji)廣泛(fan)應用(yong)于天(tian)然氣(qi)、蒸汽(qi)等領(ling)域的(de)貿易(yi)結算(suan)中，均(jun)屬于(yu)我國(guo)計量(liang)法規(gui)定的(de)強制(zhi)檢定(ding)範圍(wei)，因此(ci)氣體(ti)流量(liang)計也(ye)越來(lai)越受(shou)到計(ji)量部(bu)門的(de)重視(shi)，如何(he)實現(xian)該類(lei)儀表(biao)更準(zhun)💃🏻确的(de)量值(zhi)傳🏒遞(di)🏃🏻成爲(wei)計量(liang)部門(men)面對(dui)的新(xin)問題(ti)。
　　目前(qian)，國内(nei)的氣(qi)體流(liu)量标(biao)定裝(zhuang)置主(zhu)要有(you)鍾罩(zhao)式氣(qi)體流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置、PVTt式(shi)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)、以精(jing)度 容(rong)積式(shi)流量(liang)計 爲(wei)标準(zhun)表法(fa)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)和臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)😍嘴✍️法(fa)🌈氣體(ti)🌈流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)等。其(qi)中，鍾(zhong)罩式(shi)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)、PVTt式氣(qi)體流(liu)量🏃🏻标(biao)準裝(zhuang)置結(jie)構較(jiao)爲複(fu)雜，且(qie)價格(ge)昂貴(gui)；而容(rong)積式(shi)🚶‍♀️流量(liang)計需(xu)要進(jin)口、價(jia)格昂(ang)貴、且(qie)精度(du)易發(fa)生變(bian)化，不(bu)易日(ri)後🧑🏽‍🤝‍🧑🏻維(wei)護[1]。臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏🌈噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)是以(yi)音速(su)噴嘴(zui)作爲(wei)标準(zhun)表，其(qi)結構(gou)簡🤩單(dan)可靠(kao)，無可(ke)動🌏部(bu)件，能(neng)夠準(zhun)确地(di)調節(jie)和控(kong)制流(liu)量，是(shi)目前(qian)我國(guo)省市(shi)級計(ji)量單(dan)位普(pu)遍采(cai)用的(de)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)。
　　上世(shi)紀60年(nian)代末(mo)，英國(guo)國家(jia)工程(cheng)試驗(yan)室、法(fa)國煤(mei)氣公(gong)司、英(ying)國煤(mei)氣公(gong)司工(gong)程研(yan)究所(suo)、美國(guo)國家(jia)标準(zhun)局、Colorado工(gong)程研(yan)究所(suo)、日本(ben)國家(jia)計量(liang)🏃‍♂️研究(jiu)所就(jiu)将臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴用(yong)于高(gao)壓大(da)流量(liang)測試(shi)。從上(shang)世紀(ji)80年代(dai)開始(shi)，國内(nei)許多(duo)科研(yan)院所(suo)🥵開展(zhan)了針(zhen)對噴(pen)嘴裝(zhuang)置相(xiang)關研(yan)究，事(shi)實證(zheng)明❤️臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)🈲裝置(zhi)是一(yi)種簡(jian)單可(ke)靠、精(jing)度高(gao)、擴展(zhan)不确(que)定度(du)💔較小(xiao)的裝(zhuang)置，現(xian)已被(bei)ISO采納(na)爲國(guo)際标(biao)準ISO9300[2]。
　　在(zai)計量(liang)部門(men)檢定(ding)過程(cheng)中，目(mu)前尚(shang)無一(yi)種确(que)定被(bei)檢流(liu)量計(ji) 與标(biao)準裝(zhuang)置同(tong)軸連(lian)接的(de)方法(fa)，普遍(bian)依靠(kao)人眼(yan)觀測(ce)以及(ji)👣經🌈驗(yan)📞實現(xian)流量(liang)計與(yu)标準(zhun)裝置(zhi)的連(lian)接，這(zhe)一方(fang)📐面增(zeng)加了(le)☎️檢定(ding)🧡人員(yuan)的工(gong)作量(liang)以及(ji)工作(zuo)難度(du)，另一(yi)✔️面如(ru)若流(liu)量計(ji)不能(neng)準确(que)同軸(zhou)連接(jie)在管(guan)道上(shang)，将會(hui)🌈引起(qi)流經(jing)流量(liang)計内(nei)氣體(ti)的洩(xie)露，其(qi)次還(hai)會影(ying)響流(liu)量計(ji)内部(bu)氣體(ti)旋渦(wo)的産(chan)生，進(jin)而影(ying)響㊙️檢(jian)測的(de)精度(du)，這無(wu)疑給(gei)檢定(ding)工作(zuo)帶來(lai)了額(e)外的(de)不必(bi)要的(de)誤差(cha)。爲了(le)實現(xian)檢定(ding)的🤩精(jing)度，更(geng)準确(que)地完(wan)成國(guo)家能(neng)源計(ji)量工(gong)作的(de)量值(zhi)傳遞(di)🐇，維護(hu)用戶(hu)的經(jing)濟利(li)益，需(xu)要研(yan)㊙️究被(bei)檢流(liu)量計(ji)與臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)标準(zhun)裝置(zhi)同軸(zhou)連接(jie)的方(fang)法，制(zhi)定可(ke)行方(fang)案，提(ti)高檢(jian)定的(de)精度(du)，并提(ti)高檢(jian)定過(guo)程的(de)自動(dong)化程(cheng)度和(he)檢定(ding)效率(lü)。
1方法(fa)原理(li)以及(ji)試驗(yan)系統(tong)的搭(da)建
　　被(bei)檢流(liu)量計(ji)與臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)标準(zhun)裝置(zhi)同🚶‍♀️軸(zhou)連接(jie)的方(fang)法，基(ji)于該(gai)方法(fa)的試(shi)驗裝(zhuang)置由(you)視頻(pin)采🐪集(ji)模塊(kuai)、紅外(wai)探測(ce)模🔞塊(kuai)、視頻(pin)顯示(shi)模塊(kuai)和信(xin)息處(chu)理系(xi)統組(zu)成🔴，如(ru)圖1所(suo)示。

　　該系(xi)統中(zhong)，信息(xi)處理(li)系統(tong)是一(yi)個嵌(qian)入式(shi)系統(tong)的最(zui)小⭐系(xi)統，主(zhu)要由(you)嵌入(ru)式處(chu)理器(qi)、電源(yuan)子系(xi)統、SDRAM子(zi)系統(tong)、Flash子系(xi)統、複(fu)位系(xi)統以(yi)及串(chuan)口和(he)JTAG調試(shi)接口(kou)等部(bu)分組(zu)成。視(shi)頻采(cai)集模(mo)塊，包(bao)括視(shi)頻解(jie)碼芯(xin)片和(he)視頻(pin)采集(ji)✨攝像(xiang)頭兩(liang)部分(fen)，攝像(xiang)頭負(fu)責視(shi)頻信(xin)息的(de)采集(ji)，視頻(pin)解碼(ma)芯片(pian)把攝(she)像頭(tou)采集(ji)到的(de)視頻(pin)信号(hao)編碼(ma)後送(song)給信(xin)息處(chu)理系(xi)㊙️統處(chu)理。紅(hong)外探(tan)測模(mo)塊，由(you)紅外(wai)光電(dian)三極(ji)管、單(dan)片機(ji)、可觸(chu)摸液(ye)晶屏(ping)組成(cheng)，光電(dian)三極(ji)管将(jiang)檢測(ce)到的(de)光電(dian)壓值(zhi)♉傳送(song)給單(dan)片機(ji)，單片(pian)機将(jiang)處理(li)後的(de)信息(xi)顯示(shi)在觸(chu)摸液(ye)晶屏(ping)㊙️上。視(shi)頻顯(xian)示模(mo)😄塊包(bao)括視(shi)頻編(bian)碼芯(xin)片❓和(he)LCD顯示(shi)屏兩(liang)部分(fen)，視頻(pin)采集(ji)模塊(kuai)采集(ji)到的(de)視頻(pin)信息(xi)，經過(guo)信息(xi)處理(li)系統(tong)處理(li)後，再(zai)通過(guo)視頻(pin)編碼(ma)芯片(pian)編碼(ma)，輸出(chu)到LCD顯(xian)示屏(ping)上。
1.1視(shi)頻采(cai)集模(mo)塊
　　紅(hong)外光(guang)源作(zuo)爲檢(jian)測系(xi)統的(de)光源(yuan)部分(fen)，其作(zuo)用即(ji)可以(yi)♍實時(shi)傳🏃‍♀️輸(shu)管道(dao)内部(bu)圖像(xiang)，提供(gong)給操(cao)作人(ren)員直(zhi)觀的(de)管道(dao)内部(bu)視覺(jiao)信息(xi)，又可(ke)以在(zai)管道(dao)内部(bu)發出(chu)一束(shu)充滿(man)👄管道(dao)的紅(hong)外光(guang)柱，以(yi)便于(yu)接收(shou)端探(tan)測。紅(hong)外電(dian)視技(ji)術是(shi)一種(zhong)成熟(shu)的識(shi)别成(cheng)像技(ji)術，其(qi)将電(dian)視技(ji)術與(yu)主動(dong)紅外(wai)夜視(shi)技🤩術(shu)相結(jie)合，用(yong)不可(ke)見紅(hong)外🏃🏻輻(fu)射主(zhu)動照(zhao)明目(mu)标，并(bing)用對(dui)此紅(hong)外輻(fu)射波(bo)段敏(min)感⛱️的(de)高靈(ling)敏攝(she)像機(ji)攝像(xiang)的手(shou)段進(jin)行🐅夜(ye)視。它(ta)綜合(he)了紅(hong)外主(zhu)動夜(ye)視不(bu)受環(huan)境照(zhao)度限(xian)制，能(neng)在完(wan)全黑(hei)暗的(de)環境(jing)中攝(she)像、成(cheng)本低(di)、圖像(xiang)相㊙️對(dui)清晰(xi)的特(te)點，以(yi)及電(dian)視方(fang)法能(neng)傳輸(shu)圖像(xiang)、能錄(lu)像的(de)特點(dian)。如圖(tu)2所示(shi)，本裝(zhuang)置選(xuan)用工(gong)業級(ji)紅外(wai)攝像(xiang)頭作(zuo)爲紅(hong)外光(guang)源，将(jiang)攝像(xiang)頭采(cai)集到(dao)的管(guan)道内(nei)部圖(tu)像傳(chuan)輸進(jin)可移(yi)動液(ye)晶顯(xian)示屏(ping)，方便(bian)檢測(ce)人員(yuan)實時(shi)觀察(cha)管道(dao)内部(bu)流量(liang)計與(yu)管道(dao)同軸(zhou)情況(kuang)。

1.2紅外(wai)探測(ce)模塊(kuai)
　　紅外(wai)探測(ce)技術(shu)，是利(li)用紅(hong)外光(guang)實現(xian)檢測(ce)各類(lei)參數(shu)的技(ji)術。紅(hong)外🔅光(guang)是一(yi)種波(bo)長介(jie)于微(wei)波與(yu)可見(jian)光之(zhi)間的(de)電磁(ci)波輻(fu)射，肉(rou)眼無(wu)法覺(jiao)察。要(yao)探測(ce)到這(zhe)種輻(fu)射，并(bing)測量(liang)其大(da)小，必(bi)須将(jiang)它轉(zhuan)換成(cheng)可以(yi)探測(ce)得到(dao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的其(qi)他物(wu)理量(liang)。物體(ti)經紅(hong)外輻(fu)射照(zhao)射後(hou)所産(chan)生的(de)反應(ying)，隻要(yao)其🐇大(da)小可(ke)以被(bei)測量(liang)，均可(ke)用來(lai)檢測(ce)紅外(wai)☀️輻射(she)的強(qiang)弱。紅(hong)外探(tan)測器(qi)的主(zhu)要原(yuan)理是(shi)光電(dian)效應(ying)和紅(hong)外熱(re)效應(ying)。這些(xie)效應(ying)基本(ben)以電(dian)信号(hao)形式(shi)輸出(chu)🔞，或💚者(zhe)以其(qi)它方(fang)式轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)号輸(shu)出🐉。紅(hong)外光(guang)電三(san)極管(guan)是一(yi)種典(dian)型的(de)紅🈲外(wai)器件(jian)☎️，它是(shi)一種(zhong)晶體(ti)👄管，是(shi)在光(guang)電二(er)極管(guan)技術(shu)的基(ji)礎之(zhi)上發(fa)展起(qi)🆚來的(de)光電(dian)器件(jian)，本身(shen)具有(you)放大(da)功能(neng)[3]。它有(you)三個(ge)電極(ji)。電極(ji)之間(jian)的電(dian)阻會(hui)随着(zhe)光照(zhao)大小(xiao)的變(bian)化而(er)變化(hua)。如圖(tu)3所示(shi)，本裝(zhuang)置選(xuan)用8個(ge)紅外(wai)光電(dian)三極(ji)管作(zuo)爲㊙️光(guang)電探(tan)測元(yuan)件，安(an)裝在(zai)輔助(zhu)标準(zhun)法蘭(lan)内側(ce)，探出(chu)法蘭(lan)管道(dao)内壁(bi)1mm，輔助(zhu)标準(zhun)法蘭(lan)可通(tong)過螺(luo)栓固(gu)💚定在(zai)被檢(jian)流量(liang)計法(fa)蘭上(shang)♋，其可(ke)以🈲靈(ling)敏地(di)探測(ce)㊙️到紅(hong)外光(guang)源發(fa)⚽出的(de)紅外(wai)🎯光線(xian)，并将(jiang)光🔴強(qiang)轉換(huan)爲電(dian)壓信(xin)号由(you)數據(ju)傳輸(shu)系統(tong)輸出(chu)到液(ye)晶終(zhong)端，以(yi)☔供檢(jian)測人(ren)員判(pan)斷管(guan)道同(tong)✌️軸情(qing)況，若(ruo)8個探(tan)測器(qi)檢測(ce)電壓(ya)相同(tong)則可(ke)認爲(wei)流量(liang)計與(yu)裝置(zhi)在±1mm誤(wu)差範(fan)圍内(nei)實現(xian)了同(tong)軸連(lian)接。

1.3數(shu)據傳(chuan)輸及(ji)處理(li)與圖(tu)像的(de)解析(xi)
　　根據(ju)紅外(wai)成像(xiang)的原(yuan)理，紅(hong)外攝(she)像機(ji)拍攝(she)的圖(tu)像和(he)普通(tong)的彩(cai)🙇‍♀️色攝(she)像機(ji)拍攝(she)的圖(tu)像相(xiang)比有(you)一些(xie)不同(tong)的特(te)點，比(bi)如：紅(hong)外圖(tu)像噪(zao)✔️點比(bi)較多(duo)，邊緣(yuan)不明(ming)顯。爲(wei)了實(shi)現💛後(hou)期準(zhun)确的(de)識别(bie)，需要(yao)對圖(tu)像進(jin)行預(yu)處理(li)。通過(guo)圖像(xiang)的去(qu)噪技(ji)術，會(hui)減少(shao)噪點(dian)對圖(tu)像的(de)影響(xiang)；通過(guo)對比(bi)度🤩增(zeng)強技(ji)術，可(ke)以把(ba)運動(dong)目标(biao)和背(bei)景的(de)區分(fen)度變(bian)大，提(ti)高實(shi)時檢(jian)測時(shi)的正(zheng)确率(lü)。圖4爲(wei)

　　整(zheng)個同(tong)軸度(du)檢測(ce)系統(tong)工作(zuo)流程(cheng)，圖5爲(wei)試驗(yan)裝置(zhi)液晶(jing)終端(duan)顯示(shi)，分别(bie)爲視(shi)頻終(zhong)端和(he)紅外(wai)探測(ce)終端(duan)，顯示(shi)信息(xi)可直(zhi)接反(fan)饋㊙️給(gei)檢🏃🏻‍♂️測(ce)人員(yuan)以便(bian)于操(cao)作。

2試(shi)驗分(fen)析
　　試(shi)驗依(yi)據國(guo)家檢(jian)定規(gui)程JJG1121-2015《 旋(xuan)進旋(xuan)渦流(liu)量 計(ji)》[4]進行(hang)，選用(yong)某儀(yi)表企(qi)業生(sheng)産精(jing)度等(deng)級爲(wei)1.5級，DN80口(kou)徑，型(xing)号爲(wei)LUX-80的旋(xuan)🧡進旋(xuan)渦流(liu)量計(ji)，儀表(biao)編号(hao)爲1412190，流(liu)量範(fan)圍（18～200）m3/h，試(shi)驗如(ru)圖6所(suo)示。圖(tu)7爲輔(fu)助标(biao)準法(fa)蘭内(nei)側光(guang)電三(san)極管(guan)編号(hao)😍分布(bu)。


　　由(you)表2試(shi)驗數(shu)據可(ke)知，當(dang)儀表(biao)按照(zhao)表1情(qing)況對(dui)準同(tong)軸情(qing)況下(xia)，依據(ju)規程(cheng)進行(hang)檢定(ding)，該儀(yi)表qt≤q≤qmax相(xiang)對示(shi)值誤(wu)差1.18%，重(zhong)複性(xing)誤差(cha)0.07%，qmin≤q＜qt相對(dui)示值(zhi)誤差(cha)+2.09，重複(fu)性誤(wu)差0.14%，儀(yi)表系(xi)數爲(wei)10108.3（1/m3），精度(du)等級(ji)符合(he)1.5級。當(dang)儀表(biao)在表(biao)2未實(shi)現對(dui)準同(tong)軸，儀(yi)表軸(zhou)線中(zhong)心高(gao)于标(biao)準裝(zhuang)置軸(zhou)線中(zhong)心情(qing)況下(xia)，該流(liu)量計(ji)各點(dian)🤩儀表(biao)系數(shu)已經(jing)發生(sheng)變化(hua)，尤其(qi)在小(xiao)流🌈量(liang)點變(bian)化顯(xian)著，偏(pian)差達(da)到+102.7（1/m3），儀(yi)表系(xi)數整(zheng)體偏(pian)差🤩了(le)-101.3（1/m3），依據(ju)規程(cheng)經檢(jian)定，該(gai)儀表(biao)qmin≤q＜qt區間(jian)示值(zhi)誤差(cha)超差(cha)，精度(du)等級(ji)不符(fu)合1.5級(ji)，檢定(ding)結果(guo)不合(he)格[5]。


　　因(yin)此可(ke)見計(ji)量部(bu)門檢(jian)定人(ren)員在(zai)檢定(ding)時由(you)于人(ren)爲未(wei)同軸(zhou)連接(jie)流量(liang)計的(de)失誤(wu)引入(ru)的誤(wu)差足(zu)以産(chan)生檢(jian)定誤(wu)判情(qing)況。
3結(jie)語
　　氣(qi)體流(liu)量計(ji)作爲(wei)貿易(yi)計量(liang)的重(zhong)要計(ji)量器(qi)具其(qi)使🤟用(yong)已經(jing)越🧑🏾‍🤝‍🧑🏼來(lai)越廣(guang)泛，目(mu)前廣(guang)泛應(ying)用于(yu)天然(ran)氣、蒸(zheng)汽🏃🏻等(deng)貿㊙️易(yi)結算(suan)領域(yu)。與此(ci)同時(shi)該流(liu)量計(ji)的量(liang)值傳(chuan)遞工(gong)作也(ye)愈加(jia)重💋要(yao)，其量(liang)☂️值溯(su)源的(de)精度(du)直接(jie)關系(xi)到企(qi)業和(he)百姓(xing)的切(qie)身經(jing)濟利(li)益。氣(qi)體流(liu)量計(ji)與臨(lin)界💯流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴法(fa)氣體(ti)流☀️量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)同軸(zhou)連接(jie)方🤟法(fa)，目标(biao)爲實(shi)現該(gai)類流(liu)量計(ji)與标(biao)準裝(zhuang)置誤(wu)差在(zai)±1mm内🐉的(de)同軸(zhou)連接(jie)。經過(guo)試驗(yan)分析(xi)進一(yi)步🔆證(zheng)明了(le)氣體(ti)流量(liang)計與(yu)标準(zhun)裝置(zhi)同軸(zhou)連接(jie)的重(zhong)要性(xing)。

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