電磁流量計(ji) 是一種基于(yu)電磁感應定(ding)律,根據導電(diàn)流體通過外(wai)加磁場時産(chǎn)生的電動勢(shì)來測量導電(dian)流體流量的(de)一種新型流(liu)量測量儀表(biao)。測量時不受(shòu)流體密度、粘(zhan)度、電導率變(bian)化的影響,感(gan)應電壓信号(hào)與管道内的(de)平均流速呈(chéng)線性相關,測(cè)量精度高。正(zhèng)是由于這種(zhǒng)🛀穩定的計量(liang)特性,電磁流(liu)量計被廣泛(fàn)應用于制冷(lěng)💚領域各種焓(hán)差實驗室、熱(rè)泵實🎯驗室及(ji)水冷實驗室(shì),用作流量監(jiān)測的儀表。重(zhong)點闡述了電(dian)磁流量計在(zai)溴化锂制冷(leng)機流量✉️測試(shì)中的應用及(ji)運行效果;文(wen)獻[7]提出利⁉️用(yòng)電磁流量計(ji)等高精度設(she)備,采用焓差(cha)法設計遠程(chéng)監控移動式(shì)制冷設備性(xìng)能檢測儀，解(jie)決使用現場(chang)對制冷空調(diào)機組性能校(xiao)驗困難的問(wèn)題;則利用電(dian)磁流量計等(děng)設備❤️設計出(chū)一種以STM32F401RE爲控(kòng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻制核心的能(neng)耗監測系統(tǒng)用以評🏃估水(shui)源熱泵系統(tong)的節能狀況(kuàng)。
　　然而,流量作(zuo)爲制冷空調(diao)系統冷熱量(liàng)計量的重要(yao)測定參🏃🏻‍♂️數💚,其(qí)檢測相比于(yú)溫度、壓力等(deng)參數要複雜(zá)得多。其主♻️要(yào)原🏃‍♂️因在😘于流(liu)量計在工作(zuò)時，溫度、壓力(li)、流速分布、空(kōng)管幹擾、流體(ti)電導率、流體(ti)相态以及磁(cí)場邊緣效應(ying)等諸多因素(su)均會對測量(liang)結果産生偏(piān)差。因此，測量(liàng)結果是否準(zhǔn)㊙️确可靠,可信(xìn)程度如何,是(shì)實驗室每位(wei)試驗人員都(dou)關心的問題(tí)。測量不确定(ding)度是說明測(cè)量結果的不(bu)可确定程度(du)和可信程度(du)的參數'。目前(qian)大多電磁流(liú)量計在計量(liàng)🔞特性方面也(yě)僅标明儀表(biǎo)的最大允許(xǔ)誤差或其準(zhǔn)确度等級,而(ér)✊未對流量計(jì)測量🌍結果的(de)不确定度作(zuò)出相應的說(shuo)明，而流量測(cè)量結果的表(biao)述必須在表(biǎo)明被測量值(zhi)✍️的同時賦予(yu)該值相關的(de)🚶‍♀️測量不确定(ding)度,才是完整(zhěng)并且有意義(yì)的。
　　鑒于流量(liàng)監測在空調(diào)制冷系統中(zhong)的重要性，以(yǐ)JJG1033-2007《電🌈磁流⛷️量👌計(jì)檢定規程》和(he)JJF1059-2012《測量不确定(dìng)度評定與表(biao)示》作爲技術(shu)支撐[16],對電🏃磁(cí)流量計用水(shuǐ)流量标準裝(zhuāng)置🛀🏻進行校🚶‍♀️準(zhǔn),建立數學模(mó)‼️型,詳細闡述(shù)電磁流量計(jì)示值誤差的(de)不确定度評(píng)定方法,具體(tǐ)分析各個分(fèn)量✌️引人的标(biāo)準不确定度(du),并揭示各分(fen)量在合成标(biao)準不确定度(du)中所占的比(bi)重。評定🔴結果(guǒ)可供參考或(huò)符合測量條(tiáo)件的予以直(zhí)接應用。
1概述(shù)
1.1測量依據.
　　依(yi)據JJG1033-2007《電磁流量(liàng)計檢定規程(chéng)》。
1.2測量标準
　　測(cè)量标準及主(zhǔ)要配套設備(bèi)爲經相應法(fa)定計量檢定(dìng)機構檢定的(de)DN(65~100)mm水流量标準(zhun)裝置，不确定(ding)度爲Urel=0.11%(k=2)。
1.3測量過(guo)程與方法.
　　在(zài)環境溫度20℃,相(xiàng)對濕度65%,外界(jiè)磁場、機械振(zhèn)動和噪聲對(dui)流✌️量計的影(yǐng)響忽略不計(ji)的條件下對(duì)DN80,最大流量qmax爲(wei)100m3/h,精度等級爲(wei)⭕0.5級的電磁流(liu)量計進行測(cè)量。計算電磁(cí)流量計測量(liàng)結果的相對(duì)示值誤差，并(bìng)評定測量🤩結(jié)果的不确定(ding)度。
2數學模型(xíng)
2.1單次測量時(shí)的相對示值(zhi)誤差
　　電磁流(liu)量計各流量(liang)點單次測量(liang)時的相對示(shì)值誤差(即第(dì)i個檢定點第(di)j次檢定的相(xiang)對示值誤差(chà)Eij,簡記⭕爲E)爲💁:
 
　　式(shi)(1)中:E爲單次測(cè)量時被檢流(liu)量計的相對(duì)示值誤差(%);Q爲(wèi)單🌐次測量時(shi)被檢流量計(jì)顯示的流量(liang)值(m3);Qs爲單次測(ce)量時标準器(qì)換算到流量(liang)計處狀态的(de)累積流量值(zhi)(m3)。
2.2單次測量時(shí)标準器換算(suàn)到流量計處(chù)狀态的累積(jī)流量值Q。
 
　　式(2)、式(shi)(3)中:V,爲單次測(cè)量時标準器(qì)測得的液.體(tǐ)實際體積(m3);β爲(wei)👣測量用液體(tǐ)在測量狀态(tai)下的體積膨(peng)脹系數🤩(℃-1);0,0m分别(bié)爲單❓次測量(liang)時🐉标準器和(hé)流量計處的(de)液體溫度(℃);K爲(wei)測量用液體(tǐ)在測量狀态(tai)✊下的壓縮系(xi)數(Pa-1);p。,pm分别爲單(dān)次測量時标(biāo)準器和流量(liang)計處的液🔴體(tǐ)壓力(Pa)。
2.3靈敏系(xi)數與不确定(dìng)傳播律
　　當被(bei)測量的測量(liang)模型爲線性(xing)函數y=ƒ(x1，X2,...Xn),在Xi=xi時,靈(ling)敏系數ci通㊙️常(chang)是對💃測量函(han)數ƒ在Xi=xi處取--階(jie)偏導數得到(dào)，即:
 
　　靈敏系數(shu)是一個有單(dan)位和符号的(de)量值，它表明(ming)了被測量⛱️估(gu)計值的不确(que)定度uc(y)受輸人(rén)量xi的不确定(dìng)度u(xi)影響的敏(min)感程度。當全(quán)部輸人量是(shì)彼此獨立或(huo)互不相關🍉時(shí),被測量的估(gu)計值y的🥵合成(chéng)标💃準不确定(dìng)度uc(y)爲:
 
式(5)中:分(fen)量ui(y)=ciu(xi)。
3示值誤差(chà)測量結果的(de)不确定度分(fen)析
3.1數學模型(xing)與靈敏系數(shù)
數學模型見(jiàn)式(1)
靈敏系數(shù)
 
3.2輸人量的标(biao)準不确定度(du)分析
　　由數學(xue)模型可知，測(cè)量結果相對(dui)示值誤差E的(de)标準不确定(ding)度的主要來(lái)源于:
1)被檢流(liú)量計顯示的(de)累積流量值(zhi)Q引人的标準(zhun)不确定度分(fèn)量;
2)标準器換(huan)算到流量計(jì)處狀态的累(lei)積流量值Q.引(yin)入的标🈲準不(bú)♻️确定度分量(liàng)。
3.3合成标準不(bu)确定度分析(xi)
　　由于Q≈Q。,則示值(zhi)誤差的合成(cheng)标準不确定(dìng)度爲:
 
　　該次試(shì)驗被檢對象(xiang)爲0.5級最大流(liú)量qmax爲100m3/h的電磁(cí)流量計⭐,其測(cè)量數🚶‍♀️據如表(biǎo)1所示下面以(yi)測量點10%qmmax=10m3/h爲例(li),分别分析☎️相(xiàng)對标準不确(que)定度urel(Q)和tUrel(Qs)。
 
3.4相對(dui)标準不确定(ding)度urel(Q)的分析
　　單(dān)次測量時被(bei)檢流量計顯(xian)示的累積流(liú)量值Q引人的(de)标準不确定(ding)度分量urel(Q)主要(yào)來源于被檢(jian)電磁流量😄計(ji)的🐆測量㊙️重複(fú)性,用A類方法(fa)評定。根據JJG1033-2007《電(dian)磁流量計檢(jiǎn)定規程》流量(liang)計的重複性(xìng)規💋定:當每☎️個(ge)流量點重複(fú)檢定n次時,使(shi)用相對示值(zhí)誤差的流量(liàng)計的重複性(xìng)爲:
 
　　式(9)中:(Er)i爲被(bei)檢流量計第(di)i檢定點的重(zhòng)複性;Ei爲被檢(jiǎn)流量計第i檢(jian)定點的相對(dui)示值誤差
 
　　所(suo)以該電磁流(liú)量計在10m3/h處的(de)重複性按式(shì)(9)計算得(Er)1爲0.025%,由(you)于在此測量(liang)點下實際重(zhòng)複測量了3次(cì),所以由被檢(jian)電磁流量計(ji)的測㊙️量重複(fú)性引入的标(biao)準不确定度(dù)分量爲:
 
3.5相對(duì)标準不确定(ding)度Urel;(Qs)的分析
3.5.1數(shù)學模型與靈(ling)敏系數
 
3.5.2輸人(rén)量的标準不(bú)确定度分析(xī)
　　标準器換算(suan)到流量計處(chù)狀态的累積(ji)流量值Qs引人(rén)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的♌标準不😄确(que)💚定度分量主(zhu)要來源于:
1)水(shui)流量标準裝(zhuāng)置引人的标(biao)準不确定度(dù)分量u1(Qs)
　　标準裝(zhuang)置由上一級(jí)法定計量技(ji)術機構檢定(dìng)，查閱證書可(ke)知,水流量标(biāo)準裝置的相(xiàng)對不确定度(dù)爲Urel=0.11%(k=2),則:urel(Vs)=0.055%,Vs在10m3/h處的(de)測得值約爲(wèi)122.363m3(取10m3/h處标準容(róng)積的平均值(zhí))，則:
 
2)檢測用介(jiè)質的體積膨(peng)脹系數β引人(rén)的标準不确(què)定度分量u2(Qs)
　　檢(jian)測介質爲循(xun)環水，測量時(shí)測得标準器(qi)和流量計處(chu)的水溫分别(bie)爲20℃和20.5℃。查閱相(xiang)關資料得知(zhī)水在20℃時β=2.08×10-4℃-1且❓變(bian)化量爲🛀🏻±8×10-6°C-1。假設(shè)爲均勻分❗布(bu),則:
 
3)标準器和(he)流量計處的(de)液體溫度θs,θm引(yǐn)人的标準不(bu)确定✍️度分量(liàng)u3(Qs)、u4(Qs)
　　水溫測量所(suǒ)用的鉑熱電(dian)阻其誤差限(xiàn)均爲±0.1℃,假設滿(man)足均勻分㊙️布(bù),則:
 
4.6合成标準(zhun)不确定度
　　爲(wèi)了便于分析(xī),将以上各輸(shu)人量的标準(zhǔn)不确定度分(fèn)量列表彙總(zong),如表2所示。當(dāng)全部輸入量(liàng)彼此獨立或(huo)互不相🌏關時(shí),被測量的相(xiàng)對示值誤差(cha)E的合成标🔴準(zhǔn)不确定度爲(wèi):
 
　　所以該電磁(ci)流量計在校(xiao)準點10m3/h處示值(zhi)誤差的不确(que)定度爲:
Ure=k·uc=0.12%6(k=2)
4測量(liàng)結果及不确(que)定度報告
　　根(gen)據表2中的數(shu)據,由不确定(dìng)度傳播率公(gong)式U2c=Σu2i,分析各标(biao)準不确定度(du)分量方差u2i對(duì)合成标準方(fang)差U2c的影響程(chéng)度🈚,得到測量(liàng)重複性、标.準(zhun)裝置及溫度(dù)、壓力和膨脹(zhang)系數等其他(ta)因素引人的(de)分量在最終(zhong)評定結果🐆中(zhong)的占比分别(bié)爲6.1%、93.8%、0.1%。同理,根據(ju)校準原始記(jì)錄對其餘各(gè)流量校準✔️點(dian)引人的不🐆确(que)定度urel(Q)和urel(Qs)進.行(hang)分析,得到♻️電(diàn)磁流量計的(de)測量結果如(rú)表3所示。
 
5結束(shu)語
　　測量不确(què)定度是一個(ge)定量說明給(gei)出測量結果(guo)的不可确定(ding)🔞程度和可信(xìn)程度的參數(shù),表征了測量(liàng)結果的☔分散(sàn)🈲區間。通過對(dui)電磁流量計(ji)測量結果不(bu).确定度的評(píng)定并☔結合圖(tu)1、表2和表3的數(shù)據分析,可以(yǐ)得出下列結(jie)論:
1)随着校準(zhǔn)流量點的不(bú)同,各輸人量(liàng)标準不确定(dìng)度💞分量是一(yi)☂️個🌂關于Qs的線(xian)性函數,但相(xiàng)對不确定度(dù)基☎️本保持一(yi)🔆緻。這也就是(shì)爲什麽在流(liú)量計量中常(cháng)用相對不确(que)定度🤟表示的(de)原因所在。
2)被(bei)測量示值誤(wù)差的合成标(biao)準不确定度(du)爲0.06%,而測量🐆重(zhòng)✉️複🐕性💃和标準(zhun)裝置引人的(de)标準不确定(ding)度分量分别(bié)爲🈲0.014%和0.055%。由不确(que)定度傳播率(lǜ)可知，測量重(zhòng)複性和标準(zhǔn)裝置是測量(liàng)結果不确定(dìng)度引人的🈲主(zhǔ)要分量,兩者(zhe)在最終的不(bu)确定度評定(dìng)中占比可達(dá)🛀到99.9%;而溫度、壓(ya)力、膨脹系數(shu)等其他因素(sù)對最終評🔆定(dìng)結果的影響(xiang)僅爲0.1%。跟前者(zhě)相比，兩者相(xiàng)差不止一個(ge)數量級,前♈者(zhě)在最終的評(ping)定結果中占(zhan)着更爲較大(da)的比重。因🌈此(ci)在實際應用(yong)中可以忽略(lue)其對測量結(jie)果的影響⭕。
3)水(shui)流量标準裝(zhuāng)置作爲計量(liang)标準,其不确(què)定度的高低(dī)能直✌️接反映(ying)流量計的測(cè)量誤差,進一(yī)步驗證了計(ji)量标準在量(liang)值傳遞與量(liang)值溯源中起(qi)到的重要作(zuo)用。同時，爲保(bǎo)證流量❤️計在(zai)空調系統中(zhōng)傳遞量值的(de)準确統🌈一,應(ying)當做好流量(liàng)儀表的質量(liang)控制,按周✔️期(qi)計劃定期檢(jian)定或校準。
4)相(xiang)比于單純的(de)用測量誤差(cha)來表述測量(liang)結果,測量不(bú)确定度實用(yong)性更強,表述(shu)更加科學合(hé)理,更能客觀(guan)地評價測量(liàng)結果的質🐪量(liang)和反映測量(liàng).過程中各因(yīn)素對測量結(jie)果的影響。加(jiā)強測量不确(què)定度理論的(de)應用,在質量(liàng)控制具有重(zhòng)要意義。

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