摘要(yào)： 氣體流量(liàng)計 作爲貿(mào)易計量的(de)重要計量(liang)器具其使(shǐ)用已經越(yuè)來越廣泛(fan)，與此♊同時(shí)該流量儀(yí)表的量值(zhi)傳遞工作(zuò)具有愈加(jiā)重要的意(yì)義。氣體流(liu)量儀表與(yǔ)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體流(liu)量标準裝(zhuang)置同軸連(lian)接方法，搭(da)建了試驗(yàn)裝置，可實(shi)現🈚該類儀(yi)表與标準(zhun)裝置誤差(cha)在±1mm内的同(tong)軸連接，可(kě)以更好地(dì)完成氣體(tǐ)流量儀表(biǎo)的量值傳(chuan)遞工作。
　　近(jin)年來，伴随(sui)着經濟的(de)發展，我國(guó)能源的需(xū)求愈加強(qiáng)烈，随之而(er)來的能源(yuán)危機的挑(tiāo)戰使能源(yuán)計量的準(zhǔn)确率問❤️題(ti)日益顯著(zhe)，氣體流量(liàng)計廣泛應(ying)用于天然(ran)氣、蒸汽等(děng)領🌂域的貿(mao)易結算中(zhong)，均屬于我(wo)國計量法(fa)規定的💞強(qiang)制檢定範(fan)圍，因此氣(qì)體流量計(jì)也越來㊙️越(yue)受到計量(liang)部門的重(zhòng)視，如何實(shi)現該類儀(yi)表更準💞确(què)的量值傳(chuan)🆚遞成爲計(ji)量部門面(miàn)對的新問(wen)題。
　　目前，國(guo)内的氣體(tǐ)流量标定(ding)裝置主要(yào)有鍾罩式(shi)氣體流量(liàng)标✨準裝置(zhi)、PVTt式氣體流(liu)量标準裝(zhuang)置、以精度(du) 容積式流(liú)量計 爲标(biāo)準表法氣(qi)體流量标(biao)準裝置和(he)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zui)法氣體流(liú)量标準裝(zhuāng)置等。其中(zhōng)，鍾罩式氣(qì)體流📐量标(biao)準裝置、PVTt式(shi)👣氣體流量(liang)标準裝置(zhì)結構較爲(wèi)複雜，且價(jia)格昂貴；而(ér)容積式流(liú)量計需要(yào)進口、價格(ge)昂貴、且精(jīng)度易發生(shēng)變化，不易(yi)日後☁️維護(hu)[1]。臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zui)法氣體流(liú)量标準裝(zhuang)置是以音(yin)速噴嘴作(zuo)爲标準表(biǎo)，其結構簡(jiǎn)單可靠，無(wú)可動部件(jian)，能夠準确(que)🌈地調節和(hé)控制流量(liang)，是目前我(wo)國省市級(ji)計量單位(wèi)普遍采用(yong)的氣體流(liú)量标準裝(zhuang)置。
　　上世紀(jì)60年代末，英(yīng)國國家工(gong)程試驗室(shi)、法國煤氣(qi)公司、英國(guó)煤氣公司(si)工程研究(jiū)所、美國國(guó)家标準局(ju)、Colorado工程研究(jiū)所、日本國(guó)家計量🏃‍♀️研(yan)究所就将(jiang)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zui)用于高壓(ya)大流量測(ce)試。從上世(shi)紀80年代開(kai)始，國内許(xu)多科研院(yuan)所開展了(le)針對噴嘴(zui)裝置相關(guan)研😘究，事實(shí)證明臨界(jie)流文丘裏(li)噴嘴法氣(qi)㊙️體流量标(biao)準裝置是(shi)一種簡單(dān)可靠、精度(dù)高、擴展不(bu)确定度較(jiào)小的裝置(zhi)，現已被ISO采(cǎi)納爲國際(ji)标準ISO9300[2]。
　　在計(jì)量部門檢(jiǎn)定過程中(zhong)，目前尚無(wú)一種确定(ding)被檢流量(liàng)計 與标準(zhun)裝置同軸(zhou)連接的方(fang)法，普遍依(yi)靠人眼觀(guān)測以及經(jing)驗實現流(liu)量計與标(biao)準裝置的(de)連接，這一(yī)方面增加(jia)了💔檢定人(rén)員的工作(zuo)量以及工(gong)作難度，另(lìng)一面如若(ruo)流量計不(bú)能準确同(tóng)軸連接在(zai)管道上，将(jiāng)會引起流(liú)經流量計(ji)内🐇氣體的(de)洩露，其次(cì)還🚩會影響(xiang)流量計内(nei)部氣🔞體旋(xuán)渦的産生(shēng)，進而影響(xiang)檢測的精(jīng)度🏃🏻‍♂️，這無疑(yi)給檢定🌈工(gōng)作帶來了(le)額外的不(bú)必要的誤(wù)差。爲了實(shi)現檢定的(de)精度，更準(zhun)确地完成(cheng)國家能源(yuán)計✉️量工作(zuò)的量值傳(chuán)遞🎯，維護用(yòng)戶的經濟(jì)利益，需要(yao)研究被檢(jian)流量計與(yu)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zuǐ)法氣體标(biāo)準💋裝置同(tong)軸連接的(de)🐕方法，制定(dìng)可行方案(àn)，提🍓高檢定(ding)的精度，并(bing)提高檢定(ding)過程的自(zi)動化程度(du)和檢定效(xiao)率。
1方法原(yuan)理以及試(shi)驗系統的(de)搭建
　　被檢(jian)流量計與(yǔ)臨界流文(wén)丘裏噴嘴(zui)法氣體标(biāo)準裝置💛同(tong)軸連🛀🏻接的(de)方法，基于(yu)該方法的(de)試驗裝置(zhì)由視❌頻采(cai)集模塊、紅(hong)外探測模(mó)塊、視頻顯(xiǎn)示模塊和(hé)信息處理(lǐ)系統組成(chéng)，如圖1所示(shi)。

　　該系統(tong)中，信息處(chu)理系統是(shì)一個嵌入(ru)式系統的(de)最☂️小系統(tǒng)，主要由嵌(qian)入式處理(lǐ)器、電源子(zi)系統、SDRAM子系(xì)統、Flash子系統(tǒng)、複位系統(tong)以📱及串口(kou)和JTAG調試接(jiē)口等部分(fèn)組成。視頻(pín)采集模塊(kuai)，包括視頻(pin)解碼芯片(piàn)和視頻采(cǎi)集攝像頭(tou)兩部分，攝(shè)像⛷️頭負責(zé)視頻信息(xī)的🏃‍♀️采集，視(shì)頻解碼芯(xīn)片把攝像(xiang)頭采集到(dao)的視頻信(xin)🌐号編碼後(hou)送🐕給信息(xi)處理系統(tǒng)處理。紅外(wai)探測模塊(kuài)，由紅外光(guāng)電三極管(guǎn)、單片機、可(kě)⭕觸摸液晶(jīng)屏組成，光(guāng)電三極管(guǎn)将檢測到(dao)的光電壓(ya)值傳送給(gěi)單片機，單(dān)片機将處(chu)理後的信(xin)息顯示在(zài)觸摸液晶(jīng)屏💜上。視頻(pin)顯示模塊(kuai)包括視頻(pin)編碼芯片(pian)和LCD顯示屏(píng)兩部分，視(shì)頻采集模(mó)塊采集到(dao)的視頻信(xìn)息，經過信(xin)息處理系(xì)統處理後(hou)，再通過視(shi)頻編碼芯(xīn)片編碼，輸(shu)出♍到LCD顯示(shi)屏上。
1.1視頻(pín)采集模塊(kuai)
　　紅外光源(yuan)作爲檢測(cè)系統的光(guang)源部分，其(qí)作用即可(kě)以🤩實時傳(chuán)輸管道内(nei)部圖像，提(tí)供給操作(zuò)人員直觀(guan)的管🔅道内(nèi)✏️部視覺信(xin)息，又可以(yǐ)在管道内(nèi)部發出一(yi)束充滿🚶管(guan)道的紅外(wai)光柱，以便(biàn)于接收🔞端(duān)探測。紅外(wai)☔電視技術(shù)🙇🏻是一種成(cheng)熟的識别(bie)成像技術(shu)，其将電視(shi)技術與主(zhǔ)動紅外夜(yè)視技術相(xiang)結合，用不(bu)可見紅外(wai)輻射主動(dong)照明目标(biāo)，并用對此(ci)紅外輻射(shè)波段☀️敏感(gǎn)的高靈敏(min)🛀攝像機攝(shè)像的😍手段(duan)進行夜視(shi)。它綜合了(le)紅外主動(dong)夜視不受(shòu)環境照度(dù)限制，能在(zai)完全黑暗(àn)的環境中(zhōng)💃攝像、成本(běn)低、圖像相(xiàng)對清晰的(de)特點，以及(ji)電視方法(fa)能傳輸圖(tu)像、能錄像(xiàng)的特點。如(ru)圖2所示，本(ben)裝置選用(yong)工業級紅(hong)外攝像頭(tóu)作爲紅外(wai)光源，将攝(shè)像頭📞采集(ji)到的管道(dao)内部圖像(xiàng)傳輸進可(ke)移動液晶(jīng)顯示屏，方(fāng)便檢測人(rén)員實時觀(guān)察管道内(nèi)部流量計(jì)與管道同(tóng)軸情況。

1.2紅(hóng)外探測模(mo)塊
　　紅外探(tan)測技術，是(shì)利用紅外(wài)光實現檢(jiǎn)測各類參(can)數的技術(shù)☁️。紅✊外光是(shì)一種波長(zhǎng)介于微波(bo)與可見光(guang)之間的電(dian)磁波輻射(she)，肉眼無法(fa)覺察。要探(tàn)測到這種(zhong)輻🔴射，并測(cè)量其大小(xiao)，必須将它(ta)轉換成可(kě)以探測得(de)到的其他(ta)物理量。物(wu)體經紅外(wai)輻射照射(she)後所産生(shēng)的🤩反應，隻(zhī)要其大小(xiǎo)可以被測(cè)量，均可用(yong)來檢測紅(hong)外輻射的(de)強弱。紅外(wai)探測器的(de)主要原理(lǐ)是光電效(xiào)應和紅外(wai)熱效應。這(zhè)些效應基(ji)本以電信(xìn)号形式輸(shū)出，或者以(yǐ)其它方式(shi)轉⭐換成電(dian)信号輸出(chu)。紅外光電(diàn)三極管是(shi)一種典型(xing)的紅外器(qì)件，它是一(yī)種晶體💘管(guan)，是在光電(dian)二極管技(ji)術的基礎(chǔ)之上發展(zhǎn)起來的光(guang)電器件，本(ben)身具♉有放(fang)大功能[3]。它(ta)有三個電(diàn)極。電極之(zhī)間的電阻(zǔ)會随着光(guang)照大小的(de)變化而變(bian)化。如圖3所(suo)示，本裝置(zhi)選🐇用8個紅(hóng)外光電三(sān)極管作爲(wei)光電探測(ce)元件，安裝(zhuāng)在輔助标(biāo)準法蘭内(nei)側，探出法(fa)蘭管道内(nèi)壁❤️1mm，輔助标(biāo)準法蘭可(ke)通過螺栓(shuan)固定在被(bèi)👈檢流量計(jì)法蘭上，其(qi)可以靈敏(min)地探測到(dao)紅外光源(yuán)發出的紅(hóng)外光線，并(bing)将光✍️強轉(zhuan)換爲電壓(ya)信💋号由數(shu)據傳🌈輸系(xi)統輸出到(dào)液晶終端(duān)，以供檢測(ce)人員判斷(duàn)管道同軸(zhóu)情況，若8個(gè)探測器檢(jian)測電壓相(xiàng)同則可認(rèn)爲♉流量計(jì)🔅與裝置在(zai)±1mm誤差範圍(wei)内實現了(le)同軸連接(jie)。

1.3數據傳輸(shu)及處理與(yǔ)圖像的解(jiě)析
　　根據紅(hóng)外成像的(de)原理，紅外(wai)攝像機拍(pai)攝的圖像(xiang)和普通的(de)彩⛱️色攝像(xiang)機拍攝的(de)圖像相比(bi)有一些不(bú)同🤞的特點(diǎn)，比如：紅外(wai)圖像噪點(diǎn)比較多，邊(biān)緣不明顯(xian)。爲了實現(xiàn)後期準确(què)的識别，需(xū)要對圖像(xiàng)進行預處(chù)理。通過圖(tu)像的去噪(zao)技💞術，會減(jiǎn)少💁噪點對(duì)圖像的影(ying)響🏃🏻‍♂️；通過對(dui)比度增強(qiáng)技術，可以(yi)把運動目(mù)标和背景(jǐng)的區分度(dù)變大，提高(gāo)實時檢測(ce)時的正确(que)率。圖4爲

　　整個同軸(zhóu)度檢測系(xi)統工作流(liú)程，圖5爲試(shi)驗裝置液(ye)晶終端顯(xian)示，分别爲(wèi)視頻終端(duān)和紅外探(tàn)測終端，顯(xian)示信息可(ke)直接反饋(kuì)給檢測人(ren)員以便于(yu)操作。

2試驗(yàn)分析
　　試驗(yan)依據國家(jiā)檢定規程(chéng)JJG1121-2015《 旋進旋渦(wo)流量 計》[4]進(jin)行，選用某(mou)儀表企業(ye)生産精度(dù)等級爲1.5級(ji)，DN80口徑，型号(hao)爲LUX-80的旋進(jin)旋渦流量(liàng)計，儀表編(bian)号爲1412190，流量(liàng)範圍（18～200）m3/h，試驗(yan)如圖6所示(shì)。圖7爲輔助(zhù)标準法蘭(lán)内側光電(dian)三極管編(biān)号分布。


　　由表2試驗(yan)數據可知(zhi)，當儀表按(an)照表1情況(kuàng)對準同軸(zhóu)情⚽況下，依(yī)據規程進(jin)行檢定，該(gāi)儀表qt≤q≤qmax相對(dui)示值誤差(chà)1.18%，重複性誤(wù)差0.07%，qmin≤q＜qt相對示(shì)值誤差+2.09，重(zhong)複性誤差(cha)0.14%，儀表系數(shu)爲10108.3（1/m3），精度等(deng)級符合1.5級(jí)。當儀表在(zai)表2未實✂️現(xiàn)對準同軸(zhóu)📧，儀表軸線(xian)中心高于(yú)标準裝置(zhì)軸線中心(xīn)情況下，該(gai)⭐流量計各(gè)點儀表系(xi)數已經發(fā)生變化，尤(you)其在小流(liu)量點變化(hua)顯著♈，偏差(chà)達到+102.7（1/m3），儀表(biao)系數整體(tǐ)偏差了-101.3（1/m3），依(yī)據規程經(jing)檢定，該儀(yí)表qmin≤q＜qt區間示(shì)值誤差超(chāo)差，精度等(děng)級不符合(he)1.5級，檢定結(jie)🌈果不合格(gé)[5]。


　　因此可見(jiàn)計量部門(mén)檢定人員(yuán)在檢定時(shi)由于人爲(wèi)未同軸連(lian)接流量計(ji)的失誤引(yin)入的誤差(cha)足以産生(sheng)檢定誤判(pan)情況👈。
3結語(yu)
　　氣體流量(liang)計作爲貿(mao)易計量的(de)重要計量(liàng)器具其使(shi)用已經越(yue)來越廣泛(fan)，目前廣泛(fàn)應用于天(tian)然氣、蒸汽(qì)等貿易結(jie)🏃‍♂️算領💘域。與(yu)此同時該(gāi)流量計的(de)量值傳遞(di)工作也愈(yu)加重㊙️要，其(qí)量值溯源(yuán)的精度直(zhi)接關系到(dào)企業和百(bǎi)姓的切身(shen)經濟利益(yi)。氣體流量(liang)計與臨界(jiè)流文丘裏(lǐ)噴嘴法氣(qì)體流量标(biao)準裝置🥵同(tóng)軸連接方(fang)💯法，目标爲(wei)實現該類(lei)流量計與(yǔ)♋标準裝置(zhì)誤差在±1mm内(nèi)的同軸連(lián)✊接。經過試(shì)驗分析進(jin)一步☂️證明(míng)了氣體流(liú)量計與标(biāo)準裝置同(tóng)軸連接的(de)重要性♻️。

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