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计量检定培训教程

第一节计量法规知识

1、计量工作

旨在实现计量单位统一、量值准确可靠而开展的一切活动。

计量工作具有科学技术和监督管理两个特性。

其实质是为社会提供计量保证。

2、计量保证

用于保证计量安全及相应测量准确度的所有法律、法规、技术手段、组织机构及必要的全部活动。

3、计量管理

为在计量领域中提供计量保证所开展的行政管理工作。

4、计量监督

对计量器具的制造、修理、销售、进口和使用等环节，确认其是否符合法制要求所进行的计量管理工作。

通常把依法进行管理称为计量监督，它是法制性的管理。

5、计量法

国家为规定法定计量单位、设立国家计量行政部门以及对计量器具依法进行的监督管理等而制定的法律、法规的总和。

6、法定计量部门

负责对计量法律、法规进行监督和管理的部门。

法定计量部门分为两部分:

一是各级政府计量行政部门;二是政府计量行政部门设立或授权建立的机构，即法定计量检定机构，如国家专业计量站、附属于政府计量行政部门的计量检定所（测试所）。

7、计量检定人员的职责

（1）、正确使用计量基准或计量标准，并负责维护、保养，使其保持良好的技术状态。

（2）、保证计量检定原始数据和有关技术资料的完整、准确可靠，对所出具的检定证书或检测数据负责。

（3）、承办政府计量行政部门委托的有关任务。

（4）、严格按照计量技术法规或计量标准规范、操作规程开展计量检定或进行交接计量检测；（5）、不得使用超过检定周期的计量器具。

8、计量检定人员应具备的条件

（1）具有中专（高中）或相当于中专（高中）以上文化程度；

（2）熟悉计量法律、法规，计量基础知识和有关的专业知识；

（3）能熟练地掌握所从事检定项目的操作技能；

（4）直接从事计量检定工作一年以上，具有独立完成计量检定工作和正确出具检定证书、检测数据的能力。

9、计量检定人员下列行为构成违法

（1）、伪造检定数据。

（2）、出具错误数据造成损失。

（3）、违反检定规程进行检定。

（4）、使用未经考核合格的计量标准开展检定。

（5）、未取得计量检定员证书进行检定。

10、使用计量标准器应具备的条件

（1）、经计量检定合格。

（2）、具有正常工作所需要的环境条件。

（3）、具有称职的保存、维护、使用人员。

（4）、具有完善的管理制度。

第二节标准体积管

一标准体积管的分类

用作流量计检定标准的体积管有多种形式，从球（或活塞）的移动方向可分为单向型和双向型两大类，从安装的方式来分又有固定式和移动式两种。

目前，使用较多的形式大约可做如下分类：

单向型：

1、有阀式：

（1）、球阀式（一球）

（2）、闸阀式（一球）

2、无阀式：

（1）、三球式

（2）、二球式

（3）、一球式

3、小型活塞式体积管

双向型：

1、阀组式（四个截止阀）

2、四通阀式（一个四通换向阀）

（一）、单向型：

单向型是指球在体积管标准容积段内始终是沿一个方向运行的。

为使检定工作能连续进行，需要把经过两个检测开关后的球能顺利地返回到体积管的入口处。

因此，单向型总是把管子弯成U型或折叠型的，使体积管的进出口尽可能地接近。

有阀式或无阀式都是根据回球的需要而采取的不同形式。

（二）、双向型

双向型是指球在标准容积段内的运行方向是来回变化的，因此需要通过管路和阀门达到改变流路的目的。

这样就有了四通阀和阀组式两种形式，另外，它不像单向型那样需要回球，因此，可以是直管，也可以弯成U型。

（三）、双向型与单向型体积管的比较：

1、单向型体积管，球的移动速度可以大于双向型，单向型球的移动速度可达3m/s。

而双向球为防止球与两端相撞，最大速度控制在3m/s以内。

2、由于双向型是以往、返一次作为计量容积，即相当于2倍标准容积段的容积，因此两个检测开关之间的距离可以适当短一些。

3、双向型体积管为改变球的移动方向，需设置流路切换阀。

4、单向型必须设回球机构，同时，当球在标准容积段内运行时，回球机构必须切断液体从流入口直接流向流出口的流路。

5、单向型由于两检测开关之间的距离长，因此适用于固定安装，而双向型则适宜设计成车装式或移动式。

二体积管的基本结构

（一）、构造相同部分

几种不同类型的标准体积管，构造相同的部分。

1、基准管：

两个检测开关之间的管段为基准管。

是标准体积管的基本组成部分，由直管段弯头和法兰组成。

基准管段及弯头应是圆截面、等直径、光滑的，管子的连接应保持同轴，用法兰连接，法兰应是凸凹的，配对加工，并应有定位销。

管子的内表面应有足够的硬度，光滑，耐磨，耐腐蚀。

能承受1.5倍公称压力。

2、检测开关：

是体积管的发汛机构，安装在基准管的进、出口端。

检定流量计时，标定球通过它，使它发出信号，控制电子脉冲计数器，记录流量计发出的脉冲信号，然后将电子脉冲计数器得到的脉冲数同两个检测开关之间的标准容积进行对比，确定流量计的流量系数和精度。

检测开关应有足够的发讯灵敏度和可靠性。

检定球通过检测开关时，检测开关能准确地给出检定球的触发信号。

3、标定球：

是弹性的橡胶或聚氨酯球。

一般直径小于100mm的是实心球，大于100mm的是空心球，球内注满水、乙二醇等溶液，注液充压时可适当膨胀，为确保球在体积管内运行时与管壁有良好的密封性，球的直径应比体积管的内径大2～4％。

球的不圆度不应超过1mm。

表面光滑，无凹凸、无瘤疤、无麻点无损伤。

在标准体积管中起置换、发汛、密封和清管的作用。

（二）、构造不相同的部分

1、三球无阀式单向标准体积管

A、分离体（或称为分离三通）：

标定球在液体的推动下，从基准管的出口流出后，进入分离体。

分离体要保证标定球能依靠自重，在标准体积管最大的允许流速下，从液流中分离出来，而不致于吸咐在液流的出口处，为此，体积管的分离体直径一般比基准管的直径大。

另外，降低液流在出口处的流速，也利于标定球的分离。

在分离体出口的下部，增加一个支流管，作为第二出口，是加速标定球分离的有效措施。

B、标定球收发机构：

包括快速盲板，液压推球器，上、下液压插销以及收发球三通，作用是在检定流量计时，将标定球发送出去和接收回来，使标定球按照检定程序工作。

C、液压系统：

主要由高压油泵，油箱和液体元件等组成，是液压推球器，上、下液压插销的控制部分，通过它控制液压推球器和上、下液压插销的工作。

D、控制台，控制台上装有标准体积管操作用的电气设备，液压设备的控制单元。

测量单元和电子脉冲计数器等，在控制台上要完成流量计检定的操作和检定过程所需参数（压力、温度等）的显示。

2、一球无阀式单向体积管

它的结构与三球无阀式标准体积管是相同的，也有分离体、标定球收发机构、液压系统、电气控制系统等。

所不同的是一球无阀单向标准体积管的推球器除了承担推球工作外，还要代替阀或球起密封作用，同时还要求有足够的换向长度。

3、一球一阀式双向标准体积管

A、四通阀：

是一球一阀式标准体积管的关键部件，作用是使标准体积管中的液流根据需要及时换向。

为了保证检定顺利地进行和达到所要求的精度，必须有可靠的密封性和操作的灵活性。

四通换向阀不应有任何泄漏，检定球在两检测开关之间运行时，四通换向阀必须保证密封，并便于检查。

B、收发筒：

是标准体积管停放和发送标定球的直管段，直径要比基准管大，盖板采用快速盲板，便于迅速放球，取球和事故处理。

由于液体可以两个方向流动，所以，四通阀的两端各装有一个收发筒。

C、换向长度：

从收发筒下部的大小头到检测开关之间的管段为换向长度，检定流量计时，要通过四通阀的换向来改变液流的方向。

该长度应根据标准体积管允许的最大流速和换向所需的时间来确定。

4、紧凑型小体积管：

亦称为微型体积管，与传统常规的上述几种体积管工作原理基本相同，但其结构与它们截然不同，主要包括以下几个部分：

a、精密的测量缸筒。

b、置换器活塞（金属制成）。

C、置换器定位和发射装置。

采用脉冲插入技术进行体积量计算，自动化程度高，价格比，操作人员文化程度等方面要求高。

（三）、体积管基本参数的确定

1、基准管容积一般取标准体积管最大流量（m3/h）的0.5%作为基准管的容积（V标）

即：

V标=Qmax×0.005

Qmax:

标准体积管最大流量，等于该台标准体积管检定的最大口径的流量计的最大流量。

例：

某台标准体积管检定的流量计，最大口径为Dg300mm，其最大流量1000m3/h。

则：

V标=1000×0.005=5（m3）

即：

标准体积管基准管容积不小于5m3。

2、考虑在标定球运行中,防止出现水击现象,标准体积管规定了最大的允许流速,即:

单向型3m/s，双向型通常低于3m/s。

3、整个标准体积管是由多根管子组成，管子与管子之间是采用特殊法兰连接的，为保证标准体积管的质量，使用管子的椭圆度不应超过±（0.5-1）mm，管内壁应进行加工，其光洁度为▽4。

4、管内壁的涂层，是为了防止管内壁腐蚀，使管内壁光滑，保证标准体积管的精度，延长标定球的使用寿命。

因此，喷涂的材料应具有光滑、耐磨、防腐、防蜡、耐温（80℃左右）以及长期使用不易老化和脱落等性能。

注意：

体积管在清洗时，清洗池水温应控制在70℃以下，防止水温过高或体积管内涂层脱落，引起体积管重复性不好，造成水标定困难。

5、换向管长度：

主要是保证四通阀换向动作全部完成之前，标定球不致通过检测开关。

6、收球筒的结构：

一球一阀式双向体积管的收发筒有两个，分别安装在四通阀与体积管管体连接的进出口上，起发送和接收标定球的作用。

收球筒主要由筒体，大小头和短管组成，筒体上部装有便于开关的快速盲板。

第三节一球一阀双向体积管

一、体积管的组成

收发球筒、基准管段、检定球、检测开关、四通换向阀及电动执行机构、控制系统等组成。

1收发球筒——作为置换球接收和发射之用，每台体积管有两个收发球腔。

其一带快开式盲

1、收发球腔——作为置换球接收和发射之用，每台体积管有两个收发球腔。

其一带快开式盲板，以备投球、取球之用（以下称收发球腔Ⅰ）；其二带固定式盲板（以下称收发球腔Ⅱ）

2预行程管段——是置换球进入密封段到检测开关之间的管段，其长度应保在最大流量下，四通换向阀转换密封到位后，置换球方能触发检测开关，进入标准容积管段。

双向体积管的正反行程各有一段预行程管段。

3电动四通阀——是双向体积管的一个关键部件，它在双向体积中具有两个作用A：

切换介质流向（起到正程和逆程校验），B：

密封和自身检漏。

4标准管段——设置在两段预行程管段之间，它的起始位置是起始检测开关A，终止位置是终止检测开关B。

在一次检定运行中，球形置换器触发A时，检定用的电子计数器开始记录流量输出的脉冲数；当B被触时，电子计数终止记录。

这样从计数器中得到该次检定过程中被检定流量计的脉冲输出数N。

其内壁应保证一定的光洁度和园度，应具有耐腐蚀、耐磨擦、润滑性好的特点。

5检测开关——是体积管发射信号的关键组件，标准容积管段上游、下游的计量点。

应具有防爆性能好、灵敏度高的特点。

6球型置换器——主要起密封置换介质和触发检测开关的作用，球的材质为丁晴耐油橡胶，中间可充液、有一定的过盈量，要求保证其圆度，并有一定的表面光洁度和硬度指标。

在双向体积管中一般备有二个球：

一个使用，一个备用，都必须经过水标合格后方能使用。

7管路支架——是用于固定管段管线的支撑部件。

8控制系统——可以完成体积管系统的自标及流量计量系统的各种信号的采集处理，包括控制液压站动作、检测开关的发讯计数、温变、压变、被检流量计讯号的采集处理及各种阀门的控制。

该控制系统可以与控制中心联网通讯并实现远程控制。

详加见电控系统说明书。

二、工作原理

（一）检定的假设条件

1、在检定过程中，流过被检流量计的介质质量等于进入体积管的介质质量（检定系统内的介质既不到系统外，同时系统外的介质也不到系统内）。

2、在检定时间内，流量计温度保持不变。

3、管与介质温度一致。

4、进入系统的介质全部为液体。

（二）体积管检定流量计工作原理

标准体积管的两个检测开关之间的标准容积值是事先经过检定而得出的，而且复现性好（复现性优于0.02%）。

球在液体的推动下,经过第一个检测开关时，发出一个信号，让电子计数器开始计由流量计的发讯器发出的脉冲信号,当经过第二个检测开关时,又发出一个信号,使电子计数器停止计数。

由于计数器所计的脉冲数即为在检定过程中流过流量计的体积量,此量与标准体积管经过温度,压力修正后的容积值相比较,即可得到流量计系数,完成检定。

1、将标准状态体积管的容积换算到工作状态下的容积

（1）、Cps＝1＋Ps

Cps－体积管材料的压力修正系数；

Ps—－体积管内液体的表压力，Mpa；

D—－体积管公称内径,mm；

E—－体积管材质的弹性模数,Mpa；

t—－体积管的壁厚,mm；

（2）、Cts=1+βp（ts-20）

Cts－体积管材料温度的修正系数；

βp—－为体积管材质的体膨胀系数，1/℃；

ts—－为体积管的壁温，℃；

2、将工作状态下体积管基准管段盛装的液体体积换算到流量计检定状态下的体积

（1）Cpl=1+Fl（Ps-Pm）

Cpl－原油的压力修正系数；

Ps、Pm-分别为流量计和体积管处液体平均压力，Mpa；

（2）、Ctl＝1＋βl（tm–ts）

Ctl－原油的温度修正系数；

βl—－液体压缩系数，1/℃；

tm、ts—－分别为流量计和体积管处液体平均温度，℃。

流量计系数由下式给出。

（2）

式中：

MF－流量计系数；

V20-体积管的基准容积值，l；

N－流量计发出的脉冲数；

K－流量计的脉冲当量，l/N。

第四节流量计检定前准备工作

一、计量工艺系统要求

1、流量计进口安装消气器和过滤器，过滤器前后安装0.4级压力表。

2、流量计出口处安装止回阀（以防止流量计到转）、取样器（或取样口）、温度计插口。

3、流量计出口侧阀门严密性要好。

4、流量计前后安装0.4级压力表。

5、压力表前安装隔离接头。

6、流量计出口至标准体积管进口管线上所有的连接阀门严密性要好。

7、流量计到标准体积管间的管线要尽量短，并不应有气室。

8、整个工艺系统应满足流量计的操作、检定、维修和事故处理等要求。

9、一般流量计口径大于等于100mm，配排污扫线系统。

10、整个系统最好做保温层。

二、流量计投产使用前的注意事项

1、通液前应检查流量计的安装是否符合说明书的要求,液体流向应与流体上箭头所示方向一致，接线正确。

2、液体的流量，压力和温度范围应符合流量计铭牌上的规定。

3、流量计安装地点应无强振动、强电磁场干扰及热辐射影响，便于流量计的维护、保养、日常输油计量操作。

4、检查流量计系统的排污阀、放空阀，扫线阀等阀门是否关严。

5、检查表头润滑系统，及传动零件，并注足润滑油。

对出轴密封、温度补偿器的园盘摩擦轮机械加注适量的润滑脂。

6、新投用和维修后的流量计发讯器和流量积算器应检查其能否正常运行。

7、检查压力表、温度计是否完好,符合准确度要求,和具有有效的检定证书。

8、对新敷设的管线或初次启动的流量计，启动前应先打开旁通阀，用被测液体或其他流体冲出管道中的污物和杂质。

如果没有旁通流程，用一根两端带法兰的短管代替流量计，或者也把流量计内的转子卸去，再装好流量计外壳冲洗，目的是不要让杂质、焊渣、管锈等进入流量计从而损坏流量计。

9、在任何情况下，应该把流量计和系统里的空气慢慢地排出，打开消气器的排气阀，注意观察当消气器在排出气体后又接着排出原油时，应立即关闭排气阀。

停运消气器，并对其浮球连杆机械进行检修。

10、记录流量计表头累计计数器和积算器的底数。

11、液流通过流量计时，出口阀应处于关闭状态，先慢慢地打入口阀，观察流量计、附属设备及其连接管线有无渗漏，在工作压力下不渗不漏即可。

12、缓慢旋松流量计上的放空旋塞排气，待原油从旋塞螺丝间隙排出时，拧紧旋塞。

13、接通流量计仪表电源，使仪表投入运行并记录投运时间。

三、流量计在线检定前的准备工作

1、检查铅封和铭牌。

2、进口装0.4级压力表，出口装0.1分度标准水银温度计，温度计、压力表最好不使用下限量程，并有有效的检定证书。

3、系统密封性试验合格。

4、在检定流量范围内，流量计表头和二次仪表的显示一致。

5、体积管在检定周期内使用。

6、体积管基准管段、检测开关经维修后应重新检定。

7、铅封破损应重新检定。

8、体积管检漏机构应好用。

9、体积管进出口装0.1分度温度计、0.4级压力表.

10、对体积管进行排气。

11、温度变化不宜大于1℃。

12、检定与正常计量时介质的温度、压力、粘度应接近。

13、体积管的精度应优于被检流量计精度的1/3。

14、操作人员不得正对体积管的快开盲板。

第四节数据处理

第五节体积管检定

用标准水罐检定标准体积管的流程图如下。

体积管检定，就是确定体积管检测开关Ｄ1、Ｄ2之间的容积值。

用标准水罐计量球在基准容积段内运行时，可置换出来水的容积，此容积经过温度、压力修正后即可得出体积管的基准容积值。

检定过程如下：

检定前水由换向器（或两个电磁阀）经标准水罐2流回水池，标准水罐1的出口阀关闭。

检定开始，球经检测开关Ｄ1时，Ｄ1发出信号使换向器换向，水进入标准水罐1，水位达到适当位置时，人为控制换向器换向，让水进入标准水罐2，同时读取标准水罐1的水位，这样水交替进入水罐1和2，余量由标准水罐3计量，直至球到达检测开关Ｄ2时，Ｄ2发信号最终使换向器再换向，标准水罐1、2、3计量的水量之和就是球在体积管检测开关Ｄ1、Ｄ2之间运行时水的体积值。

针对体积管检定的复杂性及涉及问题的多样性，运用系统工程方法，建立体积管检定系统的模型图。

（一）.前期准备阶段

体积管检定的前期准备工作有：

首先，是对所有参检人员进行技术培训，学习国标JJG209－94《体积管检定规程》；其次，对所有参检人员进行组织分工，具体岗位有：

控制台操作、流程切换、标准水罐操作、换向器操作、参数读取、数据处理等，各岗位人员要各施其职，各负其责，听从统一指挥；最后要对标准水罐进行选择与分配，标准水罐要尽量选择容积值较大的，这样可减少由于倒罐次数增多而造成的误差，如果两个标准水罐分配体积管基准段内的水还有余量，则要根据余量的大小选择合适容积的小标准水罐。

（二）.标准水罐准备

标准水罐是检定体积管的标准器，其性能好坏直接影响检定的精度，为此标准水罐的准备尤为重要。

首先要对标准水罐进行外观检查，检查标牌是否完整，水准仪是否好用，有无明显变形及磕碰痕迹，罐内是否有异物。

上述各项均符合要求后进行检定证书核验，看检定证书是否过期，总不确定度是否达到0.025％，达不到不能用来检定体积管，到达方可进行安装调试，调试的关键是调解罐下面的三个调平螺栓，使标准水罐处于水平，并保证从换向器流出的水不浅到标准水罐外面。

（三）.性能实验

为了保证体积管检定合格，在正式检定之前必须做如下一些性能实验。

1.外观检查

体积管应有铭牌，牌上应注明：

名称、型号、制造厂名、制造时间、出厂编号、公称内径、公称流量、重复性、防爆等级。

基准管段无明显的凸凹变形。

2.球检查

球表面光滑、无明显的凸凹，球内注满水、乙二醇等液体，且球的直径比体积管内径大2-4％，认为合格。

3.密封性实验

密封性实验是检查密封机构的密封性能，即检查是否有液体不经体积管标准管段计量而直接从密封机构漏入出口处，如10分钟内无泄漏，则密封性合格。

密封性实验因体积管型式不同而各异，但对一球一阀双向式体积管应打开阀体，检查密封胶垫是否完整，这是保证检定合格的关键一步。

4.漏失量实验

国标JJG209－-94规定，对于弹性橡胶球，只要球的直径比体积管内径大2-4％，且球的表面光滑无明显可见的凸凹，可以不做漏失量实验，认为漏失量实验合格。

（四）.示值检定

示值检定是体积管检定的关键阶段，主要由以下几个环节组成。

1.循环水系统温度平衡

由模型图中可以看出，循环水系统温度平衡是示值检定的前提。

为此在检定之前启动水泵，向体积管内注水，并投球运行，一般投三次球后，系统的水温趋于一致，可以保证在一次检定中水温变化不超过１℃，满足要求。

2.排气

排气的目的是让体积管部内空间全部用水充满，否则将影响检定的重复性。

在每次投球运行之前必须排气。

3.换向器控制

在一次检定开始和结束时，换向器的换向是由体积管上的检测开关发出信号控制的，在检定过程中，可由人为手工搬动换向器或由触点开关控制换向器换向。

无论采用方式控制，一定要保证标准水罐的水位在罐的计量径标尺刻度范围内，否则将出现冒罐或看不到液位，导致整个检定过程失败。

4.余量截取

余量是指体积管基准管段内的水经两个标准水罐分配后剩余的水量，余量是由图二中的阀10引到接取余量的小标准水罐中，此工作在球运行在检测开关Ｄ1、Ｄ2之间进行。

要注意两点：

一是保持小标准水罐的水位在罐的计量径标尺刻度范围内，二是保证水不外浅。

此工作与换向器控制一样重要，否则同样会导致检定失败。

5.残留等待时间控制

为使标准水罐中的水充分排出，减少残留量的影响，需在连续流排出后，在滴流状态下保持2分钟，之后方可关闭标准水罐的排液阀6、7。

这一时间常常被忽视，这样就使标准水罐内的残留量增加，导致下次罐位高度增大。

影响检定精度，所以要严格控制残留等待时间。

6.参数读取

当球在检测开关Ｄ1、Ｄ2之间运行时，读取体积管的进出处的口温度作1、Ｄ2之间运行时，读取体积管的进出处的口温度作1、Ｄ2之间运行时，读取体积管的进出处的口温度作为平均温度、读取出口处的压力作为平均压力，读取标准水罐液位高度时要给予适当的时间让罐位稳定，之后方可读取罐位高度。

（五）.数据处理

1.容积计算

上述数据取得后，计算体积管的基准容积。

公式如下：

Ｖps＝Ｖs[1+βs（ｔs-20）+βw（ｔp-ｔs）ps-βp（ｔp-20）－ｐp（Ｄ／（Ｅ.ｔ）+Ｆw）]--

（1）

式中Ｖps－体积管在标准状态下的基本容积，ｍ３；

ps－体积管在标准状态下的基本容积，ｍ３；

Ｖs－标准水罐计量的水的体积，ｍ３；

βs、βw、βp－分别为标准水罐材质、水、体积管材质的体膨胀系数，1/℃；

ｔs、ｔp－分别为标准水罐和体积罐的壁温，℃；

ｐp－体积管压力，Ｐa；

Ｄ－体积管公称内径，mm；

Ｅ－体积管材质的弹性模数，Ｐa；

ｔ－体积管壁厚，mm；

Ｆw－水的压缩系数，1/Ｐa。

2.目标模型

按上述示值检定的七步进行只能完成一次投球检定，得出一个基准容积。

检定规程JJG209－94规定投球检定次数应不小于3次，为了保证每次检定所得容积值的有效性，即保证重复性指标，提出如下数学模型。

检定规程JJG209－94规定：

若测得的容积值与平均值的偏差大于标准差与汤姆逊τ的乘积，则可以剔除这个测定值；体积管的重复性应优于0.02％。

这里以检定三次为例，根据上述要求有如下式子：

│Ｖi－Ｖ│≤1.4σ－

（2）

4.4σ/Ｖ≤0.02％－（3）

式中σ－标准偏差；

Ｖi－第i次测量体积管的容积值；

Ｖ－体积管的平均容积值。

解此不等式可得：

（1－6.4×10-5）Ｖ≤Ｖｉ≤（1＋6.4×10-5）Ｖ－（4）

需要说明的是，Ｖ是作为平均值参与确定各次测量结果是否符合要求，但在实际应用中可把Ｖ1临时看作为Ｖ，把Ｖ2、Ｖ3按式（4）进行比较，