摘要(yào)： 氣體流量計(ji) 作爲貿易計(ji)量的重要計(ji)量器具其使(shi)用已經越來(lai)越廣泛✉️，與此(cǐ)同時該流量(liang)儀表的量值(zhi)傳遞工作具(jù)有愈加重要(yào)的意義🔴。氣體(ti)流量儀表與(yu)臨界流文丘(qiū)裏噴嘴法氣(qì)體流量标準(zhǔn)裝置同軸連(lián)接方法，搭建(jiàn)了試驗裝置(zhì)，可實現該類(lèi)儀表與标準(zhǔn)裝置誤差在(zai)±1mm内的同軸連(lián)接，可以更好(hao)地完成氣體(tǐ)流量儀表的(de)量值傳遞工(gong)作。
　　近年來，伴(bàn)随着經濟的(de)發展，我國能(néng)源的需求愈(yù)加☁️強烈，随㊙️之(zhi)而🔱來的能源(yuan)危機的挑戰(zhan)使能源計量(liàng)的準确率問(wen)題日益顯著(zhe)，氣體流量計(jì)廣泛應用于(yú)天然氣、蒸🈚汽(qi)等領域的貿(mao)💋易結算中，均(jun)屬于我國計(jì)量法規定的(de)強制檢定範(fàn)圍，因此氣體(tǐ)流量計也越(yuè)來越受到計(jì)量💁部門的重(zhong)視，如何實現(xiàn)該類儀表更(gèng)準确的量值(zhí)傳遞成爲計(ji)量部門面對(duì)的新問題。
　　目(mù)前，國内的氣(qì)體流量标定(dìng)裝置主要有(you)鍾罩式氣體(tǐ)流✉️量标準裝(zhuang)置、PVTt式氣體流(liu)量标準裝置(zhì)、以精度 容積(jī)式流量計 爲(wèi)标準表法氣(qi)體流量标準(zhun)裝置和臨界(jie)流文丘裏噴(pēn)😘嘴法氣體⛱️流(liu)量标準裝置(zhi)等。其中，鍾罩(zhao)式氣體流量(liàng)标🔅準裝置、PVTt式(shì)✉️氣體🥰流量✊标(biao)準裝置結構(gòu)較爲複雜，且(qie)價格昂貴；而(er)💘容積式✍️流量(liang)計需要進⚽口(kǒu)、價格昂貴、且(qie)精度易發生(shēng)變化，不易日(rì)後維護[1]。臨界(jiè)流文丘裏噴(pen)嘴法氣體流(liú)量标準裝置(zhì)是以音速噴(pēn)嘴作爲标準(zhun)表，其結構簡(jian)單可靠，無可(kě)動部件，能夠(gou)準确地調節(jie)和控制流量(liàng)，是🔴目前我國(guo)省市級計量(liang)單位普遍🙇🏻采(cǎi)用的氣體流(liu)量标準裝置(zhì)。
　　上世紀60年代(dai)末，英國國家(jia)工程試驗室(shì)、法國煤氣公(gōng)司💛、英國🏃🏻煤氣(qi)公司工程研(yán)究所、美國國(guo)家标準局、Colorado工(gong)💜程研究所、日(ri)本國家計量(liang)研究所就将(jiang)臨界流文丘(qiu)裏噴嘴🤟用于(yu)高壓大流量(liang)測試。從上世(shì)紀80年代開始(shǐ)，國内許多科(kē)研院所開展(zhan)了針對噴嘴(zui)裝💰置相關研(yán)究，事實證明(ming)🍉臨界流文丘(qiu)裏噴嘴法氣(qi)體流量标準(zhun)🚶裝置是一種(zhong)簡單可靠、精(jīng)度高、擴展不(bú)确定度較小(xiao)的裝置，現已(yǐ)被ISO采納爲國(guó)際标準ISO9300[2]。
　　在計(ji)量部門檢定(dìng)過程中，目前(qián)尚無一種确(què)定被檢流量(liang)計 與标準裝(zhuāng)置同軸連接(jie)的方法，普遍(biàn)依靠人眼觀(guān)測以及經驗(yan)實現流量計(ji)與标準裝置(zhì)的連接，這一(yi)方面增♻️加了(le)檢定人員的(de)工✍️作量以及(jí)工作難度，另(ling)一面如若流(liu)量計不能準(zhǔn)确同軸✂️連接(jiē)在管道上，将(jiang)會引起流經(jing)流量計内氣(qi)體的洩露，其(qí)次還♉會影響(xiang)流量計内部(bù)氣體旋渦的(de)産生，進而影(yǐng)響檢測的精(jīng)度☔，這無疑給(gěi)檢定工作帶(dai)來了額外的(de)不必要的誤(wu)差。爲了實現(xian)檢定的精度(dù)，更準确地完(wán)成國家能源(yuan)計量工作的(de)量值傳遞🚶，維(wéi)護用戶的經(jing)濟利☀️益，需要(yào)研究被檢流(liú)量計與臨界(jie)流文丘裏噴(pen)嘴法氣體标(biao)準🐇裝置同軸(zhóu)連接的方法(fǎ)，制定可行方(fang)案，提高檢定(dìng)的精度，并提(tí)高👈檢定過程(chéng)的自動化程(chéng)度和檢定效(xiao)率。
1方法原理(li)以及試驗系(xì)統的搭建
　　被(bèi)檢流量計與(yǔ)臨界流文丘(qiū)裏噴嘴法氣(qi)體标準裝置(zhi)同軸連接的(de)方法，基于該(gāi)方法的試驗(yan)裝置由視頻(pín)采集模塊、紅(hong)外探測模塊(kuài)、視頻顯示模(mó)塊和信息處(chu)理系統組成(chéng)，如圖1所示。

　　該系統(tong)中，信息處理(li)系統是一個(ge)嵌入式系統(tong)的最小系統(tǒng)🔱，主要🈲由嵌入(rù)式處理器、電(diàn)源子系統、SDRAM子(zǐ)系統、Flash子系統(tǒng)、複位系統以(yi)及串口和JTAG調(diào)試接口等部(bù)分組成。視頻(pín)采集模塊，包(bāo)括視頻解碼(ma)芯片和視頻(pín)采集攝像頭(tóu)兩部分，攝像(xiang)頭負責視頻(pín)信息的采集(ji)，視頻解碼芯(xin)片把攝像頭(tou)采集到的視(shi)頻信号編碼(mǎ)後送給信息(xi)處理系⚽統處(chù)理。紅外探測(ce)模塊，由紅外(wai)🌂光電❌三極管(guǎn)、單片機、可觸(chù)摸液晶屏組(zǔ)成，光電三極(jí)管将檢測到(dao)的光電壓值(zhi)傳送給單片(pian)機，單🈲片✊機将(jiāng)處理後的信(xin)息顯示在觸(chù)摸液晶屏上(shàng)。視頻顯示模(mo)塊包括視頻(pín)編碼芯片和(he)LCD顯示屏兩部(bu)分，視頻采集(jí)模塊采集到(dao)的視頻信息(xi)，經過信🌂息處(chu)理系統處理(li)後，再通過視(shi)頻編碼芯片(pian)編碼，輸出💰到(dào)LCD顯示屏上。
1.1視(shi)頻采集模塊(kuai)
　　紅外光源作(zuò)爲檢測系統(tǒng)的光源部分(fèn)，其作用即可(ke)以實時傳輸(shū)管道内部圖(tú)像，提供給操(cao)作人員直觀(guan)的管💋道内⛹🏻‍♀️部(bu)視覺信息，又(yòu)可以在管道(dao)内部發出一(yī)束充滿管道(dào)的紅外光柱(zhù)，以便于接收(shōu)端探測。紅外(wai)電視技術是(shì)一種成熟的(de)識别💋成像技(jì)術，其将電視(shì)技術與主動(dòng)紅外夜視技(ji)術相結合，用(yòng)🚶不可見紅外(wai)輻射主動照(zhào)明目标，并用(yòng)對此紅外輻(fu)射波段敏感(gan)✔️的高靈敏攝(she)像機攝像的(de)手段進行夜(yè)視。它綜合了(le)紅外主動夜(yè)視不受❓環境(jing)照度限制，能(neng)🈲在完全黑暗(àn)的環境中攝(she)像、成本低、圖(tú)像相對清晰(xi)的特點，以及(jí)電視方法能(neng)傳輸☎️圖像、能(néng)錄像的特點(diǎn)。如圖2所示，本(ben)裝置選用工(gōng)業級紅外攝(she)像頭作爲紅(hong)外光源，将攝(shè)像頭采集到(dào)的管道内部(bu)🐇圖像傳輸進(jin)可移動液晶(jīng)顯示屏，方便(biàn)檢測人員實(shi)時觀察🏃🏻管道(dao)🔴内部流量計(jì)與管道同軸(zhóu)情況。

1.2紅外探(tan)測模塊
　　紅外(wài)探測技術，是(shi)利用紅外光(guāng)實現檢測各(ge)類參數的技(jì)術。紅外光是(shì)一種波長介(jie)于微波與可(kě)見光之間的(de)電磁波輻射(she)，肉眼無法覺(jiào)察。要探測到(dào)這種輻射，并(bing)測量其大小(xiǎo)，必須将它轉(zhuan)換成可🔴以探(tàn)測得到的其(qi)他物☁️理量。物(wu)體經紅外輻(fú)射照射後所(suo)産生的反應(ying)，隻要其大小(xiao)可以被測量(liang)，均可用來檢(jiǎn)測紅外輻射(she)的強弱。紅外(wài)探測器的主(zhǔ)要原理是光(guāng)電效應和紅(hong)外熱效應。這(zhe)些效應基本(běn)以電信号形(xing)式輸出，或者(zhe)以其它方式(shì)轉換成電信(xìn)号輸出。紅外(wai)光電三🔞極管(guan)是一種典型(xíng)的紅外器件(jiàn)，它是一種晶(jīng)體管，是在光(guang)電二極管技(jì)術的基🔞礎之(zhi)上發展起來(lái)的光電㊙️器件(jiàn)，本身具有放(fàng)大功能[3]。它有(yǒu)三個電極。電(diàn)極之間🔴的電(diàn)阻會随着光(guang)照大小的變(bian)化而變化。如(rú)圖3所示，本裝(zhuang)置選用8個紅(hóng)外光電三極(jí)管作爲光電(diàn)探測元📱件，安(ān)裝在輔助标(biāo)準法蘭内側(cè)，探出法蘭管(guǎn)道内壁1mm，輔助(zhù)标準法蘭可(kě)通過螺栓固(gu)定在被檢流(liú)量計法蘭上(shàng)，其可以💞靈敏(mǐn)地探測到紅(hóng)外光源發出(chū)的紅外光線(xian)，并将光強轉(zhuan)換爲電壓信(xìn)号由數據傳(chuan)輸系統輸出(chu)到液晶終端(duan)，以供檢測人(rén)員判斷管道(dao)同🏒軸情況，若(ruò)8個探測器檢(jian)測電壓相同(tong)則可認爲流(liú)量計⭐與裝置(zhì)在±1mm誤差範圍(wéi)内實現了同(tong)軸連接。

1.3數據(jù)傳輸及處理(li)與圖像的解(jiě)析
　　根據紅外(wài)成像的原理(li)，紅外攝像機(ji)拍攝的圖像(xiang)和普通的彩(cǎi)色🔱攝像機拍(pāi)攝的圖像相(xiàng)比有一些不(bu)同的特點，比(bǐ)如：紅外圖像(xiang)噪點比較多(duō)，邊緣不明顯(xian)。爲了實現後(hòu)期準确的識(shi)别，需要對圖(tu)像進行預處(chu)理。通過圖像(xiang)的去噪技術(shu)，會減少噪點(diǎn)對圖像的影(yǐng)響；通過對比(bi)度✉️增強技術(shu)，可以把運動(dong)目标和背景(jing)的區分度變(biàn)大，提高實時(shí)檢測時的正(zhèng)确率。圖4爲

　　整個同(tóng)軸度檢測系(xì)統工作流程(cheng)，圖5爲試驗裝(zhuang)置液晶終端(duān)顯示，分别爲(wèi)視頻終端和(hé)紅外探測終(zhōng)端，顯示信息(xi)可直接反饋(kuì)給檢測人員(yuán)以便于操作(zuò)。

2試驗分析
　　試(shi)驗依據國家(jia)檢定規程JJG1121-2015《 旋(xuán)進旋渦流量(liàng) 計》[4]進行，選用(yòng)某儀表企業(ye)生産精度等(deng)級爲1.5級，DN80口徑(jìng)🌈，型号爲LUX-80的旋(xuán)進旋渦流量(liàng)計，儀表編号(hao)爲1412190，流量範圍(wéi)🔆（18～200）m3/h，試驗如圖🈲6所(suo)示。圖7爲輔助(zhu)标準法蘭内(nei)側光電三極(ji)管編号👣分布(bù)。


　　由(you)表2試驗數據(ju)可知，當儀表(biao)按照表1情況(kuang)對準同軸情(qing)況下，依據規(gui)程進行檢定(ding)，該儀表qt≤q≤qmax相對(duì)示值誤差1.18%，重(zhòng)複性誤差0.07%，qmin≤q＜qt相(xiàng)對示♻️值誤差(chà)+2.09，重複性誤差(cha)0.14%，儀表系數爲(wèi)10108.3（1/m3），精度🚶‍♀️等級符(fu)合1.5級。當儀表(biǎo)在表2未實現(xiàn)對準同軸，儀(yí)表軸線🐉中心(xin)高于标準裝(zhuāng)置🚩軸線中心(xīn)情況下，該流(liu)量計各點儀(yí)表系數已經(jīng)發生變化，尤(yóu)其在小流🤟量(liàng)點變化顯著(zhe)，偏差達到+102.7（1/m3），儀(yi)表系數整體(ti)偏差了-101.3（1/m3），依據(jù)規程經檢定(ding)，該儀表qmin≤q＜qt區間(jiān)示值誤差超(chao)差，精度等級(ji)不符合1.5級，檢(jiǎn)定結果不合(he)格[5]。


　　因此可見(jian)計量部門檢(jian)定人員在檢(jian)定時由于人(rén)爲未同軸♊連(lián)接流量計的(de)失誤引入的(de)誤差足以産(chan)生檢定誤判(pàn)情況。
3結語
　　氣(qi)體流量計作(zuo)爲貿易計量(liang)的重要計量(liàng)器具其使用(yong)已經🐆越來越(yuè)廣泛，目前廣(guǎng)泛應用于天(tiān)然氣、蒸汽等(deng)貿易結算領(lǐng)域。與✊此同時(shi)該流量計的(de)量值傳遞工(gong)作也愈加重(zhòng)要，其量值溯(su)源的精度直(zhi)接關系到🔞企(qi)業和百🐕姓的(de)切身經濟利(lì)益。氣體流量(liang)計與臨界🌈流(liú)文丘裏噴☁️嘴(zui)法氣體流量(liang)标準裝置同(tong)軸連接方法(fǎ)，目标爲實現(xian)🌏該類流量計(jì)與标準裝置(zhì)誤差🎯在±1mm内的(de)同軸連接。經(jīng)過試驗分⁉️析(xi)進一步證明(ming)了氣體流㊙️量(liàng)計與标準裝(zhuāng)置同📞軸連接(jie)的重要性。

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