【摘(zhai)要】浮子(zi)流量計(ji) 是一種(zhong)常用的(de)可變截(jie)面式壓(yā)差流量(liang)計量裝(zhuang)置，結構(gou)簡單、成(chéng)本低、工(gōng)作可靠(kao)性高，可(ke)測量流(liu)量小和(he)節流壓(ya)力損失(shi)小的特(te)點，因此(cǐ)，在石油(you)、煤炭、冶(yě)金、輕化(huà)工業、食(shí)品衛生(sheng)等工業(yè)領域中(zhong)廣泛應(ying)用。本文(wen)介紹了(le)浮子流(liú)量計的(de)應用，以(yǐ)及示值(zhí)誤差的(de)測量不(bú)确定度(dù)。測量不(bú)确定度(du)是一種(zhǒng)對測量(liàng)結果可(kě)信程度(du)👣的表示(shì)方式，文(wén)章後半(bàn)部分講(jiǎng)🔴述了鍾(zhōng)罩式氣(qì)體流量(liàng)标準裝(zhuang)置檢定(ding)浮子流(liú)量計時(shi)，其💚測得(de)值的示(shi)值誤差(chà)不确定(dìng)度評定(dìng)方法。依(yi)據檢定(dìng)規程氣(qi)體流量(liang)中，用容(rong)積法測(ce)量浮子(zi)流量計(jì)的實際(ji)流量，用(yong)其示值(zhí)誤差的(de)換算公(gong)式建立(li)測量模(mó)型，分别(bié)計算相(xiang)關關系(xi)的輸入(ru)量的不(bú)确定💃度(du)分量，得(dé)到合理(lǐ)的評定(ding)結果。
引(yǐn)言
　　浮子(zǐ)流量汁(zhi)（又稱轉(zhuan)子流量(liang)計）是一(yī)種傳統(tong)的可變(biàn)面積式(shi)🌏流量測(cè)量裝置(zhì)，當流量(liàng)發生改(gai)變，浮子(zi)在垂💁直(zhi)錐形管(guan)内上下(xià)移動時(shi)，錐管和(hé)浮子之(zhi)間形成(cheng)的環行(hang)流通面(miàn)積發生(sheng)改變，以(yǐ)此原理(lǐ)實現對(dui)流量測(cè)🔅量的體(ti)積式流(liu)量儀表(biǎo)。它具有(yǒu)機械結(jié)構簡單(dān)、加工方(fang)便、工作(zuo)穩定、可(kě)靠性高(gāo)😍及壓力(lì)損失小(xiao)等優點(dian)，尤其可(kě)以測量(liàng)低雷諾(nuò)數小流(liu)量介質(zhi)的特點(diǎn)，因✍️此在(zai)液體、氣(qì)體的流(liú)量測量(liang)和自動(dong)控制🤟系(xi)統中被(bèi)廣泛應(yīng)用。
　　浮子(zi)流量計(ji)按其結(jie)構形式(shi)可以分(fèn)爲兩大(da)類：玻璃(lí)管浮子(zi)流量計(jì)，金屬管(guǎn)浮子流(liú)量計。
　　玻(bo)璃管浮(fu)子流量(liang)計是實(shí)驗室和(hé)工業上(shàng)最常用(yong)的👅一種(zhong)流量計(jì)。其特點(dian)在于結(jié)構簡單(dān)、直觀、壓(ya)力損失(shī)小、維修(xiu)方便。玻(bo)璃管浮(fú)子流量(liàng)計适用(yòng)于測量(liàng)管道直(zhí)徑小于(yú)100mm的小流(liu)量，使用(yong)該流量(liàng)計必須(xu)安裝在(zài)垂直方(fāng)向的管(guǎn)道上，流(liu)體介質(zhì)自下而(ér)上通♊過(guò)。 玻璃管(guan)浮子流(liu)量計 的(de)主要測(ce)量元件(jiàn)是一根(gēn)垂直安(ān)裝且上(shàng)面大、下(xià)面小的(de)錐形玻(bō)璃管，和(hé)一個在(zai)内部可(kě)以上下(xià)移動的(de)浮子。當(dāng)流體自(zì)下而上(shàng)經過錐(zhui)形玻璃(li)管時，浮(fú)子的⛱️上(shàng)下端之(zhī)間産生(shēng)壓差，浮(fú)子在此(cǐ)差壓作(zuò)用下上(shàng)升。當浮(fu)子所受(shòu)差壓力(li)♊、所受浮(fu)力及粘(zhān)性升力(li)與浮子(zi)🚩的重力(li)合力爲(wei)零時，浮(fú)子處于(yú)平衡位(wèi)置。因此(cǐ)，流經🏒玻(bō)璃管浮(fú)子流量(liang)計的流(liú)體流量(liàng)與浮子(zi)上升高(gao)度，即與(yǔ)流量計(ji)的流通(tong)面積之(zhi)間存在(zai)着一定(dìng)的比例(lì)關系，浮(fu)子的位(wei)置高度(du)所在的(de)刻度可(ke)💞作爲流(liú)量計示(shi)值。
　　金屬(shǔ)管浮子(zi)流量計(ji) 特點在(zài)于結構(gou)簡單、工(gōng)作可靠(kao)、精度高(gao)、适用範(fàn)圍廣💛。與(yu)🎯玻璃🈲管(guǎn)浮子流(liu)量計相(xiàng)比較，能(neng)耐較高(gāo)的壓力(li)。該流量(liang)計具有(you)就💃🏻地指(zhǐ)示、電遠(yuǎn)傳、限位(wei)開關報(bao)警、耐腐(fu)蝕、夾套(tao)型、阻尼(ni)型和防(fang)爆型等(děng)多設計(ji)品種。廣(guǎng)泛應🧑🏽‍🤝‍🧑🏻用(yòng)于國防(fáng)、化工、石(shí)油、冶金(jin)、電力、環(huan)保、醫藥(yao)✏️和輕工(gōng)等行業(yè)的液體(tǐ)、氣體流(liú)量的測(cè)量與自(zi)動♍控制(zhi)。金屬管(guǎn)🏃‍♀️浮子流(liú)量計主(zhǔ)要由三(san)大基本(běn)💯部分組(zu)成：測量(liang)管體、錐(zhui)形浮子(zi)、指示器(qi)。浮子的(de)位移量(liàng)與流量(liang)的大小(xiǎo)成比例(li)，通過磁(ci)耦合系(xì)♋統，以不(bu)接觸方(fāng)式，将浮(fu)子位移(yí)量傳給(gěi)指示器(qi)指示出(chū)流量的(de)大小；也(yě)可裝配(pèi)不同☀️的(de)轉換器(qì)，将流量(liang)值轉換(huàn)成标準(zhǔn)電遠傳(chuán)⭕信号，實(shi)現遠距(jù)離顯示(shi)、記錄、積(jī)算和控(kòng)制等功(gong)能。
　　金屬(shu)管浮子(zǐ)流量計(ji)用于氣(qi)體測量(liang)時，制造(zào)商需要(yào)以标準(zhun)狀态（20℃、101.325Pa）下(xià)的幹空(kōng)氣作爲(wei)氣體标(biāo)尺分度(du)。如果金(jīn)屬管浮(fu)子流量(liàng)計在特(te)♉殊壓力(li)下的校(xiao)準時，氣(qì)體在流(liú)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計的(de)出口直(zhi)接排放(fàng)到大氣(qi)，将會在(zài)浮子處(chù)産生較(jiao)大的壓(yā)力損失(shi)，引起數(shù)據缺乏(fá)真實。因(yīn)此在💘這(zhe)樣的工(gong)況條件(jiàn)下，應當(dāng)在流量(liang)計的出(chu)口安裝(zhuāng)一個閥(fa)門，以便(bian)對所需(xu)流量值(zhi)進行設(shè)定；當浮(fú)子上方(fang)維持标(biāo)校壓力(li)時🔞，氣體(tǐ)将在閥(fa)門處膨(peng)脹。測量(liàng)時還應(ying)保證管(guǎn)道壓力(li)不小于(yú)5倍儀表(biao)壓力損(sǔn)失，以确(què)保浮子(zǐ)工作⁉️穩(wen)定，因此(cǐ)，一般測(cè)量氣體(tǐ)的儀表(biao)配🙇🏻有氣(qì)體阻尼(ní)器，以最(zuì)大限度(dù)減小浮(fú)子震蕩(dang)。
　　下面介(jie)紹用鍾(zhong)罩式氣(qì)體流量(liàng)标準裝(zhuang)置對浮(fú)子流量(liàng)計開展(zhǎn)檢定時(shi)，從被檢(jian)計量器(qi)具重複(fú)性、标準(zhǔn)器引入(rù)的不确(què)定度分(fen)量、氣👉體(ti)流量溫(wēn)度及壓(yā)力補償(chang)方面的(de)考慮，對(duì)被檢浮(fu)子流量(liàng)計進行(hang)不确定(dìng)度分析(xi)。
1概述
1.1檢(jian)定依據(ju)
　　JJG257-2007《浮子流(liú)量計檢(jian)定規程(chéng)》
1.2環境條(tiáo)件
　　檢定(dìng)溫度爲(wèi)（5~35）℃，相對濕(shi)度爲（45~75）%，大(dà)氣壓力(li)爲（86~106）kPa。
1.3計量(liàng)标準
　　鍾(zhong)罩式氣(qi)體流量(liang)标準裝(zhuang)置（以下(xia)簡稱鍾(zhong)罩），精度(du)等級🌏爲(wèi)0.2級。
1.4被檢(jian)對象
　　氣(qi)體浮子(zǐ)流量計(jì)（以下簡(jian)稱流量(liàng)計），最大(da)流量爲(wèi)25L/min,精度等(děng)✨級爲2.5級(ji)，刻度溫(wēn)度：20℃，刻度(du)壓力：101.32kPa，介(jie)質：空氣(qi)。
1.5檢定方(fāng)法
　　鍾罩(zhao)排出氣(qì)體流入(ru)流量計(ji)，測量排(pái)出鍾罩(zhào)的氣體(tǐ)體積㊙️和(he)同⭐步累(lei)計時間(jiān)，以及鍾(zhong)罩内和(hé)流量處(chu)的氣🐆體(tǐ)壓力和(he)🤞溫度，計(ji)算出流(liu)量計在(zai)刻度狀(zhuàng)态下的(de)實際流(liú)量☎️。當檢(jiǎn)定🔞用介(jie)質☂️密度(du)與刻度(du)介質密(mi)度不同(tong)時，實際(jì)流量應(ying)進行修(xiū)正。計算(suan)流量計(ji)的刻度(du)流量與(yǔ)流量計(jì)在刻度(du)狀态下(xià)的實際(ji)流量之(zhī)差，即可(kě)得✌️到該(gai)浮子流(liú)量計的(de)示值誤(wù)差。
2數學(xue)模型

式(shi)中：δ——流量(liang)計的示(shi)值誤差(chà)(L/min)；qVS——流量計(jì)的刻度(du)流量(L/min)；pN、ps、pm——分(fèn)别爲刻(kè)度狀态(tai)♻️、鍾罩内(nei)和流量(liàng)計前的(de)氣體絕(jué)對壓力(li)💚；TN、Ts、Tm——分别爲(wei)刻度狀(zhuàng)态、鍾罩(zhào)内和流(liú)量計前(qián)的氣體(ti)熱力學(xue)溫度。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸(shu)入量的(de)标準不(bú)确定度(dù)評定
3.1輸(shu)入量qVS的(de)标準不(bú)确定度(du)u(qVS)評定
　　輸(shu)入量qVS的(de)不确定(dìng)度主要(yao)來源于(yu)流量計(ji)的測量(liang)重複性(xing)，可通過(guò)連續測(cè)量得到(dao)測量列(liè)，采用A類(lei)方法進(jin)行評定(dìng)。對流量(liàng)計在刻(ke)度6L/min流量(liang)下連續(xu)測量6次(ci)，得到📞示(shì)值分别(bie)爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按極(ji)差法計(jì)算單次(ci)測量實(shí)驗标準(zhun)差📐

1. 輸入(ru)量V的标(biao)準不确(què)定度u(V)的(de)評定

　　輸(shu)入量V的(de)不确定(ding)度主要(yao)來源于(yu)鍾罩式(shì)氣體流(liú)量🏃🏻‍♂️标準(zhǔn)裝置的(de)不确定(dìng)度，采用(yong)B類方法(fa)進行評(ping)定。0.5級鍾(zhōng)罩流🌈量(liang)測量不(bu)确定♋度(dù)爲Urel=0.5%，包含(hán)因子k=2，當(dang)标準容(róng)積爲50L時(shí)，則标準(zhǔn)不确定(ding)度爲🎯

3.3輸(shū)入量ps的(de)标準不(bú)确定度(dù)u(ps)的評定(ding)
　　輸入量(liang)ps的不确(que)定度是(shi)由傾斜(xié)式微壓(ya)計和空(kōng)盒氣壓(ya)表的示(shì)🎯值誤差(cha)引起的(de)不确定(ding)度u(ps1)，由鍾(zhōng)罩的壓(yā)力波動(dong)引起的(de)不确定(dìng)🐇度u(ps2)，采用(yong)B類方法(fa)進行評(ping)定。
　　1.0級傾(qing)斜式微(wei)壓計的(de)最大允(yǔn)許誤差(chà)爲±1.0%，當鍾(zhong)罩内壓(ya)力爲2000Pa時(shi)，最大示(shì)值誤差(cha)爲±20Pa，空盒(he)氣壓表(biǎo)的最大(dà)允許💚誤(wù)差爲±200Pa，估(gū)計兩者(zhe)均服從(cong)㊙️均勻分(fèn)布，所以(yi)傾斜式(shi)微壓計(jì)和🔞空盒(hé)氣💞壓表(biǎo)的示值(zhi)誤差之(zhi)和應在(zai)±220Pa範圍内(nei)服從三(san)角分布(bù)，包含因(yin)子k=/6，則标(biāo)準不确(què)定💋度爲(wèi)

3.4輸入量(liàng)Ts的标準(zhun)不确定(ding)度u(Ts)的評(ping)定
　　輸入(ru)量Ts的不(bu)确定度(dù)是由溫(wēn)度計的(de)示值誤(wu)差引起(qi)⭐的不确(que)定度u(Ts1)，檢(jiǎn)定過程(cheng)中鍾罩(zhào)内的氣(qi)體溫度(dù)波動引(yin)起的不(bu)确定度(du)u(Ts2)，采用B類(lei)方法進(jìn)行評定(dìng)。
　　分度值(zhi)爲0.2℃的工(gōng)作用玻(bō)璃液體(tǐ)溫度計(jì)的最大(da)允許誤(wù)差爲±0.3℃，即(jí)爲±0.3K，估計(ji)服從均(jun1)勻分布(bù)，包含因(yīn)子k=/3，所以(yǐ)，标準不(bu)确定度(dù)爲

　　鍾罩(zhao)溫度差(cha)控制不(bú)大于0.5℃，區(qu)間半寬(kuān)爲0.25K，估計(jì)服從均(jun1)勻分布(bù)，包含因(yin)子k=/3，所以(yǐ)，标準不(bú)确定度(dù)爲


3.5輸入(rù)量pm的标(biāo)準不确(que)定度u(pm)的(de)評定
　　輸(shu)入量pm的(de)不确定(dìng)度是由(you)傾斜式(shi)微壓計(ji)、空盒氣(qì)壓表的(de)示值誤(wù)差和鍾(zhong)罩的壓(ya)力波動(dòng)引起的(de)，該項評(ping)定同💛3.3，所(suo)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸入(ru)量Tm的标(biāo)準不确(què)定度u(Tm)的(de)評定
　　輸(shu)入量Ts的(de)不确定(dìng)度是由(yóu)溫度計(jì)的示值(zhí)誤差和(hé)檢💋定📞過(guò)程溫度(du)波動引(yǐn)起的，該(gai)項評定(dìng)同3.4，所以(yi)，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸入量(liang)t的标準(zhun)不确定(dìng)度u(t)的評(ping)定
　　輸入(ru)量t的不(bú)确定度(du)是由電(diàn)子秒表(biǎo)的示值(zhí)誤差引(yin)起的，電(diàn)🌂子♊秒表(biǎo)的最大(da)允許誤(wu)差爲±0.5s/d，估(gū)計服從(cóng)均勻分(fen)布☁️，包含(han)因子k=/3，則(ze)标準不(bu)确定度(dù)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(ding)度一覽(lǎn)表
見表(biao)1。
4.3合成标(biāo)準不确(que)定度的(de)計算
　　輸(shu)入量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼(bi)此獨立(lì)，所以合(hé)成标準(zhun)不确定(ding)度可按(an)下式計(jì)算得：

5擴(kuò)展不确(que)定度的(de)評定
取(qǔ)包含因(yīn)子
k=2，擴展(zhǎn)不确定(dìng)度爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相(xiang)對擴展(zhan)不确定(ding)度爲

6測(ce)量不确(que)定度的(de)報告與(yu)表示
　　氣(qì)體浮子(zi)流量計(jì)在流量(liàng)計刻度(du)爲6L/min，相對(dui)擴展不(bu)确🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定度(dù)爲
Urel=0.5%　k=2
7結束(shù)語
　　以上(shàng)對被檢(jiǎn)浮子流(liú)量計測(ce)量結果(guo)的不确(que)定度來(lai)源進行(háng)了較爲(wèi)深入的(de)分析，可(kě)以作爲(wei)以後浮(fu)子流量(liang)計檢定(ding)㊙️校準工(gōng)作的參(can)考。

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