摘 要:

  液位计标准装置用于液位计的量值传递，其计量性能直接决定了液位计的结果，进而影响液位计的使用。对建立的三套液位计标准装置的计量性能进行评价，从引入其不确定度的各个参量定量分析其影响量，建立测量模型并计算合成不确定度，进而评价其计量性能。结果得出三套液位计标准装置的扩展不确定度分别为: 差压式 Urel = 0. 05% 、静压式 U =1. 5mm、反射式 U = 2. 0mm( k 均取 2) ，能够较好满足工业级液位计的量传需求。引言随着工业自动化的发展，液位计的应用越来越广泛，但液位计标准装置的发展相对滞后。新疆建立了三套不同类型的液位计标准装置，以满足各种液位计的需求。

            ［1］三套装置分别为: 差压式液位计标准装置、静压式液位计标准装置和反射式液位计标准装置。［2 － 4］为了解其计量性能，现分别对计量性能进行分析和评价。1、差压式液位计标准装置差压式液位计标准装置主要由主标准器压力校验仪、打压设备压力泵、连接管和支撑台组成，介质为空气。引入不确定度的分量有: 主标准器的测量误差、测量重复性两个参量。由此建立测量模型为:E = Ea + Eb ( 1)式中: E—装置的测量误差，% ; Ea—主标准器引入的 测 量 误 差，% ; Eb—测量重复性引入的误差，% 。对分量求偏导，得到其灵敏系数分别为 ca、cb :根据上述测量模型，建立传播率公式为:1. 1 不确定度分量评定主标准器的测量误差 Ea可以根据其溯源证书得出: 小量程( 0 ～ 200) kPa 主标准器的非常大测量误差为 0. 03kPa，示值误差为: E1 = 0. 03kPa /200kPa = 0. 015%大量程( 0 ～ 4000) kPa 主标准器非常大测量误差0. 4kPa，示值误差为: E2 = 0. 4kPa /4000kPa = 0. 01%取非常大的示值误差，按照均匀分布计算，所以其分量为: urel ( Ea ) = 0. 009%测量重复性引入的误差 Eb通过实验数据计算得出。选择一个性能稳定的差压式液位计，其准确度等级为2. 5 级，测量范围( 0 ～ 5000) mm，按照规程，选择 6 个点，分别为非常大量 程 的 5% 、 20% 、40% 、60% 、80% 、* ，均重复 10 次，得到其测量误差见表 1。

         中心行业企业技术文章知道问答推广专题产品流量仪表电磁流量计涡街流量计旋进旋涡流金属转子流涡轮流量计孔板流量计声波流量威力巴流量弯管流量计气体流量计热门关键词： 涡街流量计 气体流量计 涡轮流量计 声波流量计 电磁流量计您的位置： ml 2/6对非常好个点的测量误差计算单次试验标准偏差:计算其他点的单次试验标准偏差，结果依次为:s2 = 0. 016% ; s3 = 0. 020% ; s4 = 0. 012% ; s5 = 0. 013% ;s6 = 0. 015%取其中非常大值，所以其影响量为: urel ( Eb ) = 0. 020%根据以上分量汇见表 2。1. 2 不确定度计算根据式( 3) ，得到合成不确定度:取扩展因子 k =2，则标准装置的扩展不确定度为: Urel = k × urel ( E) = 0. 044% ≈0. 05% ( 6)2 静压式液位计标准装置静压式液位计标准装置主要由水箱、主标准器、工控系统等组成，介质为循环水。其不确定度来源有主标准器的测量误差、水的温度测量误差、测量重复性三个分量。［5］由此建立测量模型为:E = Ea + Eb + Ec ( 7)式中: E—装置的测量误差，mm; Ea—主标准器的测量误差，mm; Eb—水的温度引入的测量误差， mm; Ec—测量重复性引入的误差，mm。

        对分量求偏导，得到其灵敏系数分别为 ca、cb、 cc，值均为 1，由此建立传播率公式为:2. 1 不确定度分量评定主标准器测量误差 Ea可以根据其校准结果得出: 标准器在装置测量范围内非常大测量误差为:Ea = 1. 22mm按照均匀分布计算，其影响量为:u( Ea ) = 0. 704mm采用数字温度计测量水的温度，其测量误差 Eb表现为数字温度计的测量误差。根据其校准证书，扩展不确定为 U =0.3℃，k =2，标准不确定度为 u =0. 15℃。试验用的水温为常温状态，约( 13 ～ 18) ℃，对应水的密度为( 0. 9994 ～ 0.9986) g /ml，引起的水的密度变化为 0. 0008g /ml，对应引起的非常大高度变化为3000mm × 0. 0008 = 2. 4mm，即水的温度变化引起的非常大高度变化为 0. 48mm /℃。

       由此，可以得出由数字温度计测量水的温度引起的误差为:u( Eb ) = 0. 48mm /℃ × 0. 3℃ = 0. 144mm测量重复性引入的误差 Ec通过实验数据计算得出。选择一个性能稳定的静压式液位计，非常大允许误差 ± 5mm，测量范围( 0 ～ 2000) mm。选择点依次为 5% 、20% 、40% 、60% 、80% 、* 。各点均重复测量 10 次，得到的示值误差见表 3。气体流量计物位仪表液位变送器磁翻板液位玻璃管液位浮球液位计锅炉水位计雷达物位计声波液位射频导纳物重锤式料位料位计玻璃板液位变送器压力变送器差压变送器横河EJA差校验仪表压力校验仪温度校验仪压力泵压力校验台压力温度自压力仪表指针压力表数显压力表数字显示仪温度仪表热电偶热电阻双金属温度2020/8/10 液位计标准装置的计量性能评价 -                3/6非常好个点的单次试验标准偏差:其他点的单次试验标准偏差依次为: s2 = 0. 069mm; s3 = 0. 104mm; s4 = 0. 090mm; s5 = 0. 093mm; s6 =0. 101mm取非常大值作为测量结果，s = 0. 104mm。所以其影响量为: u( Ec) = 0. 104mm根据以上参量汇见表 4。2. 2 不确定度计算根据式( 9) ，得到合成不确定度:取扩展因子 k =2，得到的标准装置扩展不确定度: U = k × u( E) = 1. 45mm≈1. 5mm ( 11)3 反射式液位计标准装置反射式液位计标准装置主要由电动推车、主标准器、支撑台、水平导轨、反射板和工控系统等组成。引入不确定度的来源有: 主标准器测量误差、温度变化引入的误差、被检液位计与主标准器的角度偏差引入的误差、测量重复性等。由此建立测量模型:E = Ea + Eb + Ec + Ed ( 12)式中: E—装置的测量误差，mm; Ea—主标准器的测量误差，mm; Eb—温度变化引入的误差，mm; Ec—被检液位计与主标准器角度偏差引入的测量误差，mm; Ed—测量重复性引入的误差，mm。对以上各分量求偏导，得到其灵敏系数分别为ca、cb、cc、cd，值均为 1。由此建立传播率公式为:3. 1 不确定度分量评定主标准器的测量误差 Ea可以根据其校准结果，主标准器非常大允许误差 ± 1. 5mm，取 k = 2，所以其影响量为:u( Ea ) = 1. 5mm /2 = 0. 75mm温度变化引入的误差 Eb主要表现在对激光的传播速度的影响。由于检测环境为室内，温度常年保持在( 22 ～26) ℃，过程中温度变化不过 1℃，导致的测量误差为 Eb = ±0. 02mm( 温度变化 1℃引起激光测距误差为 ±1mm/km，即温度变送器铂铑热电偶无纸记录仪咨05172020/8/10 液位计标准装置的计量性能评价 。

      在测量范围内均匀分布得到其引入的影响量 u( Eb ) =0. 01mm。被检液位计与主标准器水平角度偏差引入的测量误差 Ec主要表现在坡度测量仪的测量误差和测量过程中装置震动引起的角度偏差。坡度测量仪的测量影响量为 u = 0. 108°; 装置震动引起的角度偏差由多次试验得出。根据多次试验得到，震动引起的角度偏差为 0. 3°。两者正相关，由此得到非常大角度偏差为 0. 408°，在装置测量范围内引入非常大测量误差为:Ec = ±︱20000mm －20000mm × cos( 0. 408°) ︱ = ± 0. 507mm在测量范围内均匀分布，由此得到其影响量为:u( Ec) = 0. 293mm测量重复性引入的误差 Ed通过实验得出。

        选一台性 能 稳 定 的 反 射 式 液 位 计，非常 大 允 许 误 差± 5mm，测量范围( 0 ～ 10000) mm。选择点依次为: 5% 、20% 、40% 、60% 、80% 、* 。各重复测量10 次，得到的示值误差见表 5。第1 个点的单次试验标准偏差:其他点的单次试验标准偏差: s2 = 0. 185mm; s3 = 0. 156mm; s4 = 0. 193mm;s5 = 0. 110mm; s6 = 0. 123mm取非常大值作为测量结果( 见表 6) ，s =0. 193mm，所以其影响                     为: u( Ed ) = 0. 193mm3. 2 不确定度计算根据式( 14) ，得到合成不确定度:取扩展因子 k = 2，得到装置扩展不确定度: U = k × u( E) = 1. 66mm≈2. 0mm ( 16) 4 实验结论通过对上述三套液位计标准装置的计量性能评价，分别得到扩展不确定度为:差压式 Urel = 0. 05% ; 静压式 U = 1. 5mm; 反射式 U = 2. 0mm( k 均取 2) 。依据 JJG 971 规定的( 4 ～ 5) 倍量传关系，能够的液位计等级或非常大允许误差分别为: 差压式液位计准确度等级 0. 2 级，静压式液位计非常大允许误差 ± 6mm，反射式液位计非常大允许误差 ± 8mm，［1］能够较好满足工业级液位计的量传需求。