摘要(yao)： 氣體流(liu)量計 作(zuo)爲貿易(yi)計量的(de)重要計(ji)量器具(ju)其使用(yong)已經越(yue)來越廣(guang)泛，與此(ci)同時該(gai)流量儀(yi)表的量(liang)值傳遞(di)工作具(ju)有愈加(jia)重要的(de)❓意義。氣(qi)體⛱️流量(liang)儀表與(yu)臨界流(liu)文丘🛀🏻裏(li)噴嘴法(fa)氣體流(liu)量标💰準(zhun)裝置同(tong)軸連接(jie)方法，搭(da)建了試(shi)驗裝置(zhi)，可實現(xian)🚶‍♀️該類儀(yi)表與标(biao)準裝置(zhi)誤差在(zai)±1mm内的同(tong)軸連接(jie)，可以更(geng)好地完(wan)成氣體(ti)流量儀(yi)表的量(liang)值傳遞(di)工作。
　　近(jin)年來，伴(ban)随着經(jing)濟的發(fa)展，我國(guo)能源的(de)需求愈(yu)加強烈(lie)，随之而(er)來的能(neng)源危機(ji)的挑戰(zhan)使能源(yuan)計量的(de)準确率(lü)問題日(ri)益顯著(zhe)，氣👉體流(liu)量計廣(guang)泛應用(yong)于天然(ran)氣、蒸汽(qi)等領❤️域(yu)的貿易(yi)結算中(zhong)，均屬✂️于(yu)我國計(ji)量👉法規(gui)定的強(qiang)制檢定(ding)範圍，因(yin)此氣體(ti)流量☀️計(ji)也越來(lai)💜越受到(dao)計量♉部(bu)門的重(zhong)視，如何(he)實現該(gai)類儀表(biao)更準🚩确(que)的量值(zhi)傳遞成(cheng)爲計量(liang)部門面(mian)對的新(xin)問題♊。
　　目(mu)前，國内(nei)的氣體(ti)流量标(biao)定裝置(zhi)主要有(you)鍾罩式(shi)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置、PVTt式(shi)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置、以(yi)精度 容(rong)積式流(liu)量計 爲(wei)标準表(biao)法氣體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)和臨界(jie)流文丘(qiu)裏噴嘴(zui)🔞法氣體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)等。其中(zhong)，鍾罩式(shi)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置、PVTt式(shi)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置結(jie)構較爲(wei)複雜，且(qie)價格昂(ang)貴；而✉️容(rong)積式流(liu)量計💛需(xu)要進口(kou)、價格昂(ang)貴、且精(jing)度易🤩發(fa)生變化(hua)，不易日(ri)後維護(hu)[1]。臨界流(liu)文丘裏(li)噴嘴法(fa)氣體💰流(liu)量标準(zhun)裝置是(shi)以音速(su)👄噴嘴作(zuo)爲标準(zhun)表，其結(jie)構簡單(dan)可靠，無(wu)可動部(bu)件，能夠(gou)準确地(di)調🔅節和(he)控制流(liu)量，是💔目(mu)前我國(guo)省市級(ji)計量單(dan)位普遍(bian)采🤟用的(de)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置。
　　上(shang)世紀60年(nian)代末，英(ying)國國家(jia)工程試(shi)驗室、法(fa)國煤氣(qi)公司、英(ying)國煤☀️氣(qi)公司工(gong)程研究(jiu)所、美國(guo)國家标(biao)準局、Colorado工(gong)🔱程研💔究(jiu)所💃、日本(ben)國家計(ji)量研究(jiu)所就将(jiang)臨界流(liu)文丘🈲裏(li)噴嘴♻️用(yong)于高壓(ya)大流量(liang)測試❌。從(cong)上世紀(ji)80年代開(kai)始，國内(nei)許多科(ke)研院所(suo)開展了(le)針❓對噴(pen)嘴裝置(zhi)相關研(yan)⚽究，事實(shi)證明臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體流量(liang)标準‼️裝(zhuang)置是一(yi)種簡單(dan)可靠、精(jing)度高、擴(kuo)展不确(que)定度👉較(jiao)小⛷️的裝(zhuang)置，現已(yi)被ISO采納(na)爲國際(ji)标準ISO9300[2]。
　　在(zai)計量部(bu)門檢定(ding)過程中(zhong)，目前尚(shang)無一種(zhong)确定被(bei)檢流量(liang)計 與标(biao)準裝置(zhi)同軸連(lian)接的方(fang)法，普遍(bian)依靠人(ren)眼觀測(ce)🐅以💯及經(jing)驗🚶實🔴現(xian)流量計(ji)與标準(zhun)裝置的(de)連接，這(zhe)一方面(mian)增加了(le)檢定人(ren)員的工(gong)✂️作量以(yi)及工作(zuo)難度，另(ling)一面如(ru)若流量(liang)計不能(neng)準确同(tong)軸連接(jie)在管道(dao)上，将會(hui)引起流(liu)經流量(liang)計内氣(qi)體的洩(xie)露，其次(ci)還會影(ying)響流量(liang)計内部(bu)氣🏃🏻‍♂️體旋(xuan)渦的産(chan)生，進而(er)影響檢(jian)測的精(jing)度，這無(wu)疑給檢(jian)🙇🏻定✔️工作(zuo)帶來了(le)額⛹🏻‍♀️外的(de)不必要(yao)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻誤差(cha)。爲了實(shi)現檢定(ding)的精度(du)，更準确(que)地完☔成(cheng)國家能(neng)源計量(liang)🈲工作的(de)量值傳(chuan)遞，維護(hu)用戶的(de)經濟利(li)益，需要(yao)研究被(bei)檢流量(liang)計與臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體标準(zhun)裝置同(tong)軸連接(jie)的方法(fa)，制定可(ke)行方案(an)，提高檢(jian)定的精(jing)度，并提(ti)高檢定(ding)過程的(de)自🔞動化(hua)程度和(he)檢定效(xiao)率🐉。
1方法(fa)原理以(yi)及試驗(yan)系統的(de)搭建
　　被(bei)檢流量(liang)計與臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴法氣(qi)體标準(zhun)裝置🔞同(tong)軸連接(jie)的方法(fa)，基于該(gai)方法的(de)試驗裝(zhuang)置由視(shi)頻采集(ji)模塊、紅(hong)外探✉️測(ce)模塊、視(shi)頻顯示(shi)模塊和(he)信息❄️處(chu)理系統(tong)組成💰，如(ru)圖1所示(shi)。

　　該系(xi)統中，信(xin)息處理(li)系統是(shi)一個嵌(qian)入式系(xi)統的最(zui)‼️小㊙️系統(tong)，主要由(you)嵌入式(shi)處理器(qi)、電源子(zi)系統、SDRAM子(zi)系統、Flash子(zi)系‼️統、複(fu)🌈位系統(tong)以及串(chuan)口和JTAG調(diao)試接口(kou)等部分(fen)組成。視(shi)頻采集(ji)模塊，包(bao)括視頻(pin)解碼芯(xin)片和視(shi)頻采集(ji)攝像頭(tou)兩部分(fen)，攝像頭(tou)負責視(shi)頻信息(xi)的采集(ji)，視頻🐆解(jie)碼芯片(pian)把攝像(xiang)頭采集(ji)😍到的視(shi)頻信🔞号(hao)編碼後(hou)送❤️給信(xin)息處理(li)系💯統處(chu)理。紅外(wai)探測模(mo)塊，由紅(hong)外光電(dian)✊三極管(guan)、單🏒片機(ji)、可觸摸(mo)液晶屏(ping)組成，光(guang)電三極(ji)管将🈲檢(jian)測到的(de)光電壓(ya)值傳送(song)給單片(pian)機，單片(pian)🌈機将處(chu)理後的(de)信息顯(xian)示在觸(chu)摸液晶(jing)屏上。視(shi)頻顯示(shi)模塊包(bao)🈲括視頻(pin)編碼芯(xin)片🏃和LCD顯(xian)示屏兩(liang)部分，視(shi)頻采集(ji)模塊✍️采(cai)集到的(de)視頻信(xin)息，經過(guo)信息處(chu)理系統(tong)處理後(hou)，再通過(guo)視頻編(bian)碼芯片(pian)編碼，輸(shu)出到🔴LCD顯(xian)示屏上(shang)。
1.1視頻采(cai)集模塊(kuai)
　　紅外光(guang)源作爲(wei)檢測系(xi)統的光(guang)源部分(fen)，其作用(yong)即可以(yi)實時🤟傳(chuan)輸🧡管道(dao)内部圖(tu)像，提供(gong)給操作(zuo)人員直(zhi)觀的管(guan)道内部(bu)視覺信(xin)息，又❗可(ke)以在管(guan)道内部(bu)發出一(yi)束充滿(man)管道的(de)紅外光(guang)柱，以便(bian)👌于接收(shou)端探測(ce)。紅外電(dian)視技術(shu)是一種(zhong)成熟的(de)識别成(cheng)像技術(shu)，其将電(dian)視💁技術(shu)與主動(dong)紅外夜(ye)視技術(shu)相結合(he)，用不可(ke)見紅外(wai)輻射主(zhu)動照🌂明(ming)目标，并(bing)用對此(ci)紅外輻(fu)射波段(duan)敏感的(de)高靈敏(min)攝像機(ji)攝像的(de)🍓手段進(jin)行夜視(shi)。它綜合(he)了紅外(wai)主動夜(ye)視不受(shou)環境照(zhao)度限制(zhi)，能💃🏻在🐉完(wan)全黑暗(an)的環境(jing)中攝像(xiang)、成本低(di)、圖像相(xiang)對清晰(xi)的特點(dian)，以及電(dian)視方法(fa)能傳輸(shu)圖像、能(neng)👣錄像的(de)特點。如(ru)圖2所示(shi)，本裝置(zhi)選用工(gong)業級紅(hong)外攝像(xiang)♌頭作爲(wei)紅外光(guang)源，将攝(she)像頭采(cai)集到的(de)管道内(nei)部圖像(xiang)傳輸進(jin)可移動(dong)液晶顯(xian)示屏，方(fang)便檢測(ce)人員實(shi)時觀察(cha)管道内(nei)💚部流量(liang)計與管(guan)道同軸(zhou)情👣況。

1.2紅(hong)外探測(ce)模塊
　　紅(hong)外探測(ce)技術，是(shi)利用紅(hong)外光實(shi)現檢測(ce)各類參(can)數的技(ji)術。紅外(wai)光是一(yi)種波長(zhang)介于微(wei)波與可(ke)見光之(zhi)間的電(dian)磁‼️波輻(fu)射，肉眼(yan)無法覺(jiao)察。要探(tan)測到這(zhe)種輻射(she)，并測量(liang)其大小(xiao)，必須将(jiang)它轉換(huan)成可以(yi)探測得(de)到的其(qi)他物理(li)量。物體(ti)經紅外(wai)輻射照(zhao)射後所(suo)産生的(de)🐅反應，隻(zhi)要其大(da)小可以(yi)被測量(liang)，均可用(yong)來檢測(ce)紅外輻(fu)射的強(qiang)弱。紅外(wai)探測器(qi)的主🔴要(yao)原理是(shi)光電效(xiao)應和紅(hong)外熱🐇效(xiao)應。這些(xie)效應基(ji)本以電(dian)✂️信号形(xing)式輸出(chu)，或者以(yi)其它方(fang)式轉🔞換(huan)成電信(xin)号輸出(chu)🔴。紅外光(guang)電三極(ji)管是一(yi)種典型(xing)的紅外(wai)器件，它(ta)是一種(zhong)晶體管(guan)，是在光(guang)電二極(ji)管技術(shu)的基礎(chu)之上發(fa)展起來(lai)的光電(dian)器件，本(ben)身具有(you)放大功(gong)能[3]。它有(you)三個電(dian)極。電極(ji)之間的(de)電阻會(hui)随着光(guang)照大小(xiao)的變化(hua)而變化(hua)。如圖3所(suo)示，本裝(zhuang)置選用(yong)8個紅外(wai)光電三(san)極管作(zuo)爲光電(dian)探測元(yuan)件，安裝(zhuang)在輔助(zhu)⛹🏻‍♀️标準法(fa)蘭内側(ce)，探出法(fa)蘭管道(dao)内💛壁1mm，輔(fu)助标準(zhun)法蘭可(ke)通過螺(luo)栓固定(ding)在被檢(jian)流量計(ji)法蘭上(shang)，其可以(yi)靈敏地(di)探測到(dao)紅外光(guang)源發出(chu)的紅外(wai)光線，并(bing)将光強(qiang)轉換爲(wei)電壓信(xin)号由數(shu)據傳輸(shu)系統🐕輸(shu)出到液(ye)晶終端(duan)，以供檢(jian)測人員(yuan)判斷管(guan)道同軸(zhou)情況，若(ruo)8個探測(ce)器檢測(ce)電壓相(xiang)同則可(ke)認爲流(liu)量計與(yu)裝置在(zai)±1mm誤差範(fan)圍内👈實(shi)現了同(tong)軸連接(jie)。

1.3數據傳(chuan)輸及處(chu)理與圖(tu)像的解(jie)析
　　根據(ju)紅外成(cheng)像的原(yuan)理，紅外(wai)攝像機(ji)拍攝的(de)圖像和(he)普通🚩的(de)🌈彩色攝(she)像機拍(pai)攝的圖(tu)像相比(bi)有一些(xie)不同的(de)特點，比(bi)🏃‍♂️如：紅外(wai)圖像噪(zao)點比較(jiao)多，邊緣(yuan)不明顯(xian)。爲💔了實(shi)現後期(qi)準确的(de)識别，需(xu)要對圖(tu)像進行(hang)預處理(li)。通過圖(tu)像的去(qu)噪技術(shu)，會減少(shao)噪點對(dui)圖像的(de)影響⛹🏻‍♀️；通(tong)過對比(bi)度增強(qiang)技術，可(ke)以把運(yun)動目标(biao)和背景(jing)的💃🏻區分(fen)度變大(da)，提🚶‍♀️高實(shi)時檢測(ce)時的正(zheng)确率。圖(tu)4爲🌈

　　整(zheng)個同軸(zhou)度檢測(ce)系統工(gong)作流程(cheng)，圖5爲試(shi)驗裝置(zhi)液晶終(zhong)端顯示(shi)，分别爲(wei)視頻終(zhong)端和紅(hong)外探測(ce)終端，顯(xian)示信息(xi)可直接(jie)🌈反饋給(gei)檢測人(ren)員以便(bian)于操作(zuo)。

2試驗分(fen)析
　　試驗(yan)依據國(guo)家檢定(ding)規程JJG1121-2015《 旋(xuan)進旋渦(wo)流量 計(ji)》[4]進行，選(xuan)用某儀(yi)表企業(ye)生産精(jing)度等級(ji)爲1.5級，DN80口(kou)徑🈲，型号(hao)爲LUX-80的旋(xuan)進旋渦(wo)流量計(ji)，儀表編(bian)号爲1412190，流(liu)量範圍(wei)（18～200）m3/h，試驗如(ru)圖6所示(shi)。圖7爲🏃🏻‍♂️輔(fu)助✏️标準(zhun)法蘭内(nei)側光電(dian)三極管(guan)編号分(fen)布。


　　由表(biao)2試驗數(shu)據可知(zhi)，當儀表(biao)按照表(biao)1情況對(dui)準同軸(zhou)情況🌈下(xia)，依☀️據規(gui)程進行(hang)檢定，該(gai)儀表qt≤q≤qmax相(xiang)對示值(zhi)誤差1.18%，重(zhong)複性誤(wu)差0.07%，qmin≤q＜qt相對(dui)示值誤(wu)差+2.09，重複(fu)性誤差(cha)0.14%，儀表系(xi)數爲10108.3（1/m3），精(jing)度等級(ji)符合1.5級(ji)。當儀表(biao)在表2未(wei)實現對(dui)準同軸(zhou)，儀表軸(zhou)線中心(xin)高于标(biao)準裝置(zhi)軸線中(zhong)心情況(kuang)下，該🚶流(liu)量計各(ge)點儀表(biao)系數已(yi)😄經發生(sheng)變化，尤(you)其在小(xiao)流💛量點(dian)變化顯(xian)著🛀，偏差(cha)達到+102.7（1/m3），儀(yi)表系數(shu)整體偏(pian)差了-101.3（1/m3），依(yi)據規程(cheng)經檢定(ding)，該📱儀表(biao)qmin≤q＜qt區間示(shi)值誤差(cha)超差，精(jing)度等級(ji)不符合(he)1.5級，檢定(ding)結果不(bu)合格[5]。


　　因(yin)此可見(jian)計量部(bu)門檢定(ding)人員在(zai)檢定時(shi)由于人(ren)爲未同(tong)軸連接(jie)流量計(ji)的失誤(wu)引入的(de)誤差足(zu)以産生(sheng)檢定誤(wu)判情況(kuang)。
3結語
　　氣(qi)體流量(liang)計作爲(wei)貿易計(ji)量的重(zhong)要計量(liang)器具其(qi)使用已(yi)經越來(lai)越廣泛(fan)，目前廣(guang)泛應用(yong)于天然(ran)氣、蒸汽(qi)等貿易(yi)結⭕算領(ling)域。與此(ci)同時該(gai)流量計(ji)的量值(zhi)傳遞工(gong)作也愈(yu)加重要(yao)，其量值(zhi)溯源的(de)精度直(zhi)接關系(xi)到企業(ye)和百姓(xing)的切身(shen)經濟利(li)益。氣體(ti)流量計(ji)與臨界(jie)流文丘(qiu)裏噴🈲嘴(zui)法氣體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)同軸連(lian)接方法(fa)，目标爲(wei)實現該(gai)類流量(liang)計與🔴标(biao)準裝置(zhi)誤差在(zai)±1mm内的同(tong)軸連♻️接(jie)。經過試(shi)驗分💘析(xi)進一步(bu)🥰證明了(le)氣體流(liu)量計與(yu)标準裝(zhuang)置同軸(zhou)連接的(de)重要性(xing)。

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