【摘要】浮子(zǐ)流量計 是一種(zhong)常用的可變截(jié)面式壓差流量(liàng)計量裝置，結📱構(gòu)簡單、成本低、工(gong)作可靠性高，可(kě)測量流量小和(hé)節流壓力損失(shi)小的特點，因此(cǐ)，在石油、煤炭、冶(yě)金、輕化工業、食(shí)品衛生等工業(yè)領域中廣泛應(ying)用。本文介紹了(le)浮子流量計的(de)應用，以及示值(zhí)誤差的測量不(bú)确♋定度。測量不(bu)确定度是一種(zhǒng)對測量結果可(ke)信程度的表示(shì)方式，文章後半(ban)部分講述了鍾(zhong)罩式氣體流量(liàng)标準裝置檢定(ding)浮子流量計時(shí)，其測得值的示(shì)值誤差不确定(ding)度評定🙇🏻方法。依(yi)據檢定規程氣(qi)體流量中，用容(rong)積法測量浮子(zǐ)流量計的實際(ji)流量，用其示🚶‍♀️值(zhi)誤差的換算公(gōng)式建立💋測量模(mo)型，分别計算相(xiang)關🆚關系的輸入(rù)量的不确定度(dù)分量，得到合理(li)的評定❄️結果。
引(yin)言
　　浮子流量汁(zhī)（又稱轉子流量(liang)計）是一種傳統(tǒng)的可變面積式(shi)流量測量裝置(zhì)，當流量發生改(gai)變，浮子在垂直(zhi)錐㊙️形管内上🌍下(xià)移💚動時，錐管和(hé)浮子之間形成(cheng)的環行流通面(mian)積發生改🤟變，以(yǐ)此原理實🌍現對(dui)流量測量的體(ti)積😄式流量儀✌️表(biao)。它具有機械結(jie)構簡單、加工🎯方(fang)便、工作穩🌈定、可(kě)靠性高及壓力(li)損失小等優點(diǎn)，尤🈲其可以測量(liàng)低雷諾數小流(liu)量介質的特點(diǎn)，因此在液體、氣(qi)體的流量測量(liang)和自動控制系(xì)統中被廣泛應(ying)用。
　　浮子流量計(ji)按其結構形式(shi)可以分爲兩大(da)類：玻璃管浮子(zi)流量計，金屬管(guan)浮子流量計。
　　玻(bō)璃管浮子流量(liang)計是實驗室和(hé)工業上最常用(yòng)的一種流量㊙️計(jì)。其特點在于結(jié)構簡單、直觀、壓(ya)力損失小、維🌈修(xiu)方便。玻璃管浮(fu)子流量計适用(yòng)于測量管道直(zhi)徑小🏃于100mm的小流(liú)量，使用該流量(liang)計必須安裝在(zai)垂直方向的管(guǎn)道上，流體介質(zhì)自下而上通過(guò)。 玻璃管浮子流(liu)量計 的主要測(cè)量元件是一根(gen)垂直安裝且上(shàng)面大、下面小的(de)錐形🐕玻璃管，和(hé)一個在内部可(ke)以上下移動的(de)💃🏻浮子。當流體自(zì)下而上經過錐(zhui)形玻璃管時，浮(fu)子的上下端之(zhī)間産生壓差，浮(fú)子在此差壓作(zuo)用下上升✔️。當浮(fu)子所受差壓力(li)、所受浮力及粘(zhān)性升力與浮子(zǐ)的重力合力爲(wei)零時，浮子處于(yu)平衡位🌈置。因此(cǐ)，流經玻璃管浮(fu)子流量計的流(liú)體流量與浮子(zi)上升高度，即與(yu)流量計的流通(tong)面積之間存在(zai)着一定的比例(li)📞關系，浮子的位(wei)置高度所在的(de)刻度可作爲流(liu)量計示值。
　　金屬(shu)管浮子流量計(jì) 特點在于結構(gòu)簡單、工作可靠(kao)、精度高、适用範(fàn)圍廣。與玻璃管(guan)🏃‍♀️浮子流量計相(xiang)比較，能耐較高(gao)的壓力。該流量(liàng)計具有就地指(zhi)示、電⛹🏻‍♀️遠傳、限位(wèi)開關報警、耐腐(fu)蝕、夾套型、阻尼(ni)🚩型和防🥰爆型等(deng)多設計品種。廣(guǎng)泛應用于國防(fáng)、化工、石油、冶金(jin)、電力、環保、醫藥(yao)和輕工等🚶行業(ye)的液體、氣體流(liú)量的測量與自(zì)動⛷️控制。金屬管(guǎn)🐅浮子流量計主(zhu)要由三大基本(běn)部分組成：測量(liàng)管體、錐形浮子(zi)、指示器♻️。浮子的(de)位移量與流量(liàng)的大小成比例(li)，通過磁耦合系(xì)統，以不接觸方(fāng)式，将🤟浮子位移(yí)量傳給指示器(qì)指示出流量的(de)大小；也可裝配(pei)不同💛的轉換器(qì)，将流量值轉換(huan)成标準電遠傳(chuan)信号，實現遠距(ju)離顯示、記錄、積(jī)算和控制等功(gong)能。
　　金屬管浮子(zǐ)流量計用于氣(qi)體測量時，制造(zào)商需要以✔️标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下的幹空(kōng)氣作爲氣體标(biao)尺分度。如果🔴金(jīn)屬管浮子流量(liàng)計在特殊壓力(li)下的校準時，氣(qi)體在流量計的(de)出口直接排放(fang)到大氣，将會在(zài)浮子處産生較(jiao)大的壓力損失(shī)，引起數據缺乏(fa)真🐆實。因此在🐪這(zhe)樣的工況條件(jian)下，應當在流量(liang)計的出口安裝(zhuāng)一個閥門，以便(bian)對所需流量值(zhi)進行設定；當浮(fu)子上方維持标(biāo)校壓力時，氣體(tǐ)将在閥門處膨(péng)脹。測量時還應(ying)保證管道壓力(lì)不🐉小于5倍儀表(biǎo)壓力✌️損失，以确(que)保浮子工作穩(wěn)定，因此，一般測(ce)量氣體的儀表(biǎo)配有氣📱體阻尼(ni)器，以最大限度(du)減小浮子震蕩(dàng)。
　　下面介紹用鍾(zhōng)罩式氣體流量(liang)标準裝置對浮(fu)子流量計開展(zhan)㊙️檢定時，從被檢(jiǎn)計量器具重複(fú)性、标準器引入(ru)的不确定度分(fen)👄量、氣🌈體流量溫(wen)度及壓力補償(chang)方面的考慮，對(duì)♌被檢浮子流量(liàng)🌈計進行不确定(dìng)度分析。
1概述
1.1檢(jian)定依據
　　JJG257-2007《浮子流(liu)量計檢定規程(chéng)》
1.2環境條件
　　檢定(dìng)溫度爲（5~35）℃，相對濕(shi)度爲（45~75）%，大氣壓力(lì)爲（86~106）kPa。
1.3計量标準
　　鍾(zhōng)罩式氣體流量(liang)标準裝置（以下(xià)簡稱鍾罩），精度(du)等級爲0.2級。
1.4被檢(jiǎn)對象
　　氣體浮子(zǐ)流量計（以下簡(jiǎn)稱流量計），最大(dà)流量爲25L/min,精度等(děng)🔅級爲2.5級，刻度溫(wen)度：20℃，刻度壓力：101.32kPa，介(jiè)質：空氣。
1.5檢定方(fang)法
　　鍾罩排出氣(qì)體流入流量計(jì)，測量排出鍾罩(zhao)的氣體體積和(he)🍉同步累計時間(jian)，以及鍾罩内和(hé)流量處的氣體(tǐ)壓力和💔溫度👉，計(jì)算出流量計在(zài)刻度狀态下的(de)實際流量。當檢(jian)定用介質密度(du)與刻度介質密(mì)度不同時，實際(ji)流量應進行修(xiu)正。計算流量計(jì)的刻度流量與(yu)流量計在🤟刻度(du)狀态下的實際(ji)流量♋之差，即可(ke)得🍉到該浮子流(liú)量🔞計的示值誤(wù)差。
2數學模型

式(shi)中：δ——流量計的示(shì)值誤差(L/min)；qVS——流量計(jì)的刻度流量(L/min)；pN、ps、pm——分(fen)别♉爲刻度💚狀态(tai)、鍾罩内和流量(liang)計前的氣體絕(jue)對壓力；TN、Ts、Tm——分别爲(wèi)刻度狀态、鍾🙇‍♀️罩(zhao)内和流量計前(qián)的氣體熱力👉學(xue)溫度。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入量的(de)标準不确定度(dù)評定
3.1輸入量qVS的(de)标準不确定度(dù)u(qVS)評定
　　輸入量qVS的(de)不确定度主要(yao)來源于流量計(jì)的測量重複🛀性(xing)，可通🙇‍♀️過連續測(ce)量得到測量列(lie)，采用A類方法進(jìn)行評🔴定。對☎️流量(liàng)計在🤟刻度6L/min流量(liang)下連續測量6次(ci)，得到示值分别(bié)爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按極差法計(jì)算單次測量實(shi)驗标準差

1. 輸入(rù)量V的标準不确(què)定度u(V)的評定

　　輸(shu)入量V的不确定(ding)度主要來源于(yú)鍾罩式氣體流(liu)量标準裝置的(de)不确定度，采用(yòng)B類方法進行評(píng)定。0.5級鍾罩流量(liang)測量不确定度(du)爲Urel=0.5%，包含因子k=2，當(dāng)标準容積爲50L時(shí)，則标🌈準不确定(ding)度爲

3.3輸入量ps的(de)标準不确定度(dù)u(ps)的評定
　　輸入量(liang)ps的不确定度是(shì)由傾斜式微壓(yā)計和空盒氣壓(yā)表的示值誤差(cha)引起的不确定(dìng)度u(ps1)，由鍾罩的壓(ya)力波動引起🤟的(de)不确定度u(ps2)，采用(yòng)B類方法進行評(ping)定。
　　1.0級傾斜式微(wēi)壓計的最大允(yǔn)許誤差爲±1.0%，當鍾(zhōng)罩内壓力爲2000Pa時(shi)，最大示值誤差(chà)爲±20Pa，空盒氣壓表(biǎo)的最大允許誤(wu)差爲±200Pa，估計兩🧑🏾‍🤝‍🧑🏼者(zhe)均服從均勻分(fen)布，所以傾斜式(shi)微壓計和空盒(he)氣壓表的示值(zhí)誤差之和應在(zai)±220Pa範圍内🌈服從三(san)角分布，包含因(yin)子k=/6，則标準不确(què)定度爲

3.4輸入量(liàng)Ts的标準不确定(dìng)度u(Ts)的評定
　　輸入(ru)量Ts的不确定度(dù)是由溫度計的(de)示值誤差引起(qǐ)的不确定度u(Ts1)，檢(jian)定過程中鍾罩(zhao)内的氣體溫度(du)波動引起的不(bú)确定度u(Ts2)，采用B類(lei)方法進行評定(dìng)。
　　分度值爲0.2℃的工(gong)作用玻璃液體(tǐ)溫度計的最大(dà)允許🧑🏾‍🤝‍🧑🏼誤差㊙️爲±0.3℃，即(jí)爲🍉±0.3K，估計服從均(jun1)勻分布，包含因(yīn)子k=/3，所以，标準不(bu)确定度爲

　　鍾罩(zhào)溫度差控制不(bú)大于0.5℃，區間半寬(kuan)爲0.25K，估計服從均(jun)😍勻分㊙️布，包含🈲因(yīn)子k=/3，所以，标準不(bu)确定度爲


3.5輸入(rù)量pm的标準不确(que)定度u(pm)的評定
　　輸(shu)入量pm的不确定(ding)度是由傾斜式(shì)微壓計、空盒氣(qi)壓表的示值誤(wù)差和鍾罩的壓(ya)力波動引起的(de)，該項評定同3.3，所(suǒ)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入量Tm的标(biāo)準不确定度u(Tm)的(de)評定
　　輸入量Ts的(de)不确定度是由(you)溫度計的示值(zhí)誤差和檢✂️定🍓過(guo)程溫度波動引(yin)起的，該項評定(ding)同3.4，所以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸入量(liàng)t的标準不确定(ding)度u(t)的評定
　　輸入(rù)量t的不确定度(dù)是由電子秒表(biǎo)的示值誤差引(yin)起的💋，電子秒表(biǎo)的最大允許誤(wu)差爲±0.5s/d，估計服從(cóng)均勻分布㊙️，包含(hán)因子k=/3，則标準不(bú)确定度爲

c4=0.088L/(min·K)，c5=1.24×10-4L(min·Pa)，c6=-0.043L/(min·K)，c7=12.7L/(min·min)。
4.2标準(zhǔn)不确定度一覽(lan)表
見表1。
4.3合成标(biāo)準不确定度的(de)計算
　　輸入量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼(bǐ)此獨立，所以合(he)成标準不确定(dìng)度可按下式計(jì)算得：

5擴展不确(que)定度的評定
取(qǔ)包含因子
k=2，擴展(zhan)不确定度爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相(xiang)對擴展不确定(ding)度爲

6測量不确(què)定度的報告與(yǔ)表示
　　氣體浮子(zǐ)流量計在流量(liàng)計刻度爲6L/min，相對(dui)擴展不确定度(dù)爲
Urel=0.5%　k=2
7結束語
　　以上(shang)對被檢浮子流(liu)量計測量結果(guǒ)的不确定度來(lai)源進行了較爲(wei)深入的分析，可(kě)以作爲以後浮(fú)子流量計檢定(ding)校準工作的參(can)考。

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