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磁性翻板液位计误差测量结果的不确定性评价研

更新时间  2021-07-15
磁性翻板液位计误差测量结果的不确定性评价研究。
浮子液位广泛应用于许多工业生产现场,其测量误差将直接影响控制精度。为了保证磁性翻板液位计的测量精度,需要将磁性翻板液位计提交给合格的计量机构进行检定。本文分析了磁性翻板液位计生产技术和验证技术的发展现状,探讨了磁性翻板液位计的测量依据,并对示值误差测量结果的不确定性进行了深入研究,供相关人员参考。
磁性翻板液位计是工业生产和测量的重要装置,可以为控制系统提供液位电信号,也可以通过指示仪直接显示液位高度。随着科学技术的发展,开发了许多新型磁性翻板液位计。非接触式磁性翻板液位计在使用过程中不受介质因素的影响,得到了广泛的应用,测量精度不断提高。传统磁性翻板液位计由于稳定性和可靠性高,在工业生产中也发挥着重要作用。磁性翻板液位计根据功能可分为远程传输和本地两种,根据测量原理可分为浮力液位、浮子液位、浮标液位、压力液位和缆索液位等,不同类型的液位有适用范围和自身缺点,但在工业生产中发挥着不可替代的作用。本文主要分析了浮子磁性翻板液位计误差测量结果的不确定性。
磁性翻板液位计生产技术及检定技术的发展现状。
我国磁性翻板液位计技术已经成熟,基本能够满足国内工业生产的需要。但从实际使用情况来看,约70%~80%的液位是纯国产或合资产品,但在一些高端磁性翻板液位计中,尤其是要求zui大允许误差仅限于1mm的雷达测量磁性翻板液位计、伺服磁性翻板液位计等产品(这种类型的磁性翻板液位计多用于油品的国际贸易结算),或者采用国外磁性翻板液位计品牌要求3mm领域的雷达磁性翻板液位计等非接触测量技术也被国外品牌垄断。我国磁性翻板液位计制造商只能制造非接触式磁性翻板液位计,还有一些技术要求不高的非接触式磁性翻板液位计。磁性翻板液位计产品的质量与国外先进水平仍有很大差距。我国生产磁性翻板液位计的厂家很多。工业生产单位购买磁性翻板液位计后,需要交付给第三方质检机构出具产品质量证明,并将磁性翻板液位计送计量部门进行技术鉴定。已使用的磁性翻板液位计安装在生产设备中,无法拆卸,使得送检的磁性翻板液位计数量少,部分流量计需要到生产现场进行检定。横式液位模拟检定装置可用于检定方法,但对立式检定装置提出了新的要求。非接触式测量区间从原来的10米不断发展到现在的100米,这就要求水平液位检定装置能够满足70~100米的要求。在实际应用过程中,许多生产装置为20~25米,普通水平液位检定装置不超过25米。接触式磁性翻板液位计可分为硬、软连接两种。硬连接磁翻板液位计便于运输和制造,长度控制在6米以内。硬连接磁翻板液位计,长度超过6米,需在生产现场拼接安装。而且长度大于6米的多采用软连接方式,采用缆绳实现连接,磁翻板液位计在安装过程中只需将缆绳拉直即可满足要求,这种类型的磁翻板液位计可采用横式液位检定装置进行检定,因此,立式检定装置可满足6米高的要求,可满足许多磁翻板液位计类型的检定要求。
磁性翻板液位计的测量依据。
磁性翻板液位计检定规程征求意见稿,要求检定过程中的环境温度为20℃±5℃,相对温度不得超过80%,计量装置运行环境中不得有影响检定的振动。磁性翻板液位计示值zui大允许误差公式为:±(a%FS+b),FS是磁性翻板液位计达到的量程,b是数字指示与外界的分辨率,单位可为毫米或厘米,zui大允许误差值为,n为长度单位表示的误差值。同时,要求磁性翻板液位计的回差值不得大于zui允许误差的绝对值。测量仪器为钢卷尺,要求测量范围为0~50米。检定过程中引入的扩展不确定度不得超过待检测磁性翻板液位计的zui允许误差的25%,使不确定度为0.2mm,k=2。浮子式磁性翻板液位计广泛应用于这种类型的磁性翻板液位计。浮子受介质浮力影响,会随着液位的升降而变化,使转轴旋转。指针可以旋转,液位高度值可以从机械指示盘上看到。为确保液位高度与指针产生的旋转角度建立线性关系,多将连杆和水平面设置为30度。检测浮子位置以确定介质的液位高度。zui的允许误差为4毫米。测量方法采用直接法检定磁性翻板液位计。严格按照检定规程的要求,采用实际液位加模拟液位的方法,提升磁性翻板液位计的浮子,用钢卷尺测量浮子产生的位移,作为实际液位值,记录磁性翻板液位计提供的示值,从而进行检定工作,如图1所示。
分析不确定性。
本文以浮子式磁性翻板液位计为实际分析案例。磁性翻板液位计的基本误差公式为:公式中δ为磁性翻板液位计的基本误差值,L磁性翻板液位计的实际值,Ls为检定装置获得的液位值。在确定性传播方面,磁性翻板液位计的基本误差公式与每个输入量无关。在每个输入分量标准的不确定性方面,磁性翻板液位计引入的不确定性U(L)大多是由于待检定磁性翻板液位计的重复性、调零重性和测量方法造成的误差。但测量重复性估算引起的不确定度分量U11,浮子磁性翻板液位计在2000毫米位置测量10次,实验标准差值为σn-1=0.49毫米,n=10。实际验证过程为单次测量,U11-σn-1=0.49毫米。然而,由于调零重复性,不确定度分量为U12。磁性翻板液位计零点位置调整10次后,分别测量零点位置,得到的实验标准差为σn-1=0.25mm和n=10。u11-σn-1=0.25毫米。测量方法引起的不确定度分量U13,在检定浮子力磁翻板液位计的过程中,需要手动支撑浮球,浮球的不稳定性会导致测量误差,因此需要将浮球的变化位移控制在1mm以下,使测量误差能够均匀分布,所以有毫米和毫米。由于标准器的引入导致不确定度U(Ls),标准工具存在不确定度,这意味着不确定度U21存在。由于钢卷尺的使用,从检定证书中可以得到测量不确定度值为0.2毫米,k=2。使测量结果中的不确定性达到u。