引言

液位計廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥和食品等行業(yè)儲缸的液位測量，依據(jù)測量原理不同可分為若干種類，其中超聲波液位計、雷達液位計和導波雷達液位計通過發(fā)射的能量脈沖信號接觸液面后返回的時間來測量液面的高度。磁翻板液位計則通過在波導絲上激勵出脈沖電流，產(chǎn)生脈沖電流磁場。當脈沖電流磁場與浮子內(nèi)的磁環(huán)磁場相遇時，波導絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖，通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時間差可以精確地確定液面的位置。

 

目前，國內(nèi)各計量檢測機構(gòu)和院校針對液位計的檢測做了大量工作，設(shè)計了不同類型和原理的液位計檢測裝置 ，劉藝專和邱潮浩分別對雷達液位計的非接觸式檢測進行了研究。塔依爾·斯拉甫力等提出了一種反射式液位計檢測裝置，對基于反射式測量原理的液位計進行檢測。以上方案還存在諸多不足，功能單一，僅適用于某種類型的液位計檢測，測量范圍有限。本文介紹一種通用化反射式液位計檢測裝置，可實現(xiàn)對超聲波液位計、微波雷達液位計、導波雷達液位計和磁翻板液位計的檢測與量值傳遞。

 

1 系統(tǒng)設(shè)計

裝置采用水平設(shè)計，標準器激光測距儀與被檢液位計采用對向布置，相對于通常采用的激光測距儀和被檢液位計同向設(shè)置，將標準器和被檢液位計設(shè)置于裝置同一端，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計的難度。裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示，工作平臺與激光反射板固定于 10m 長高精度平行導軌一端，平行導軌上設(shè)置有滑動平臺和液位計信號反射板，兩者作為一體可在導軌上滑動，激光反射板和液位計信號反射板均為鋁制，外形尺寸相同，在激光反射板高于工作平臺部分的中心設(shè)置有待檢測液位計的法蘭安裝接口，待檢測液位計搭配固定尺寸的外接法蘭就可與之連接，在液位計信號反射板高于滑動平臺部分的中心設(shè)有一個可通過氣壓控制開閉的窗口，開閉窗口的中心與法蘭安裝接口的中心在同一軸線上且與平行導軌平行，液位計信號反射板上沿對角線設(shè)置的兩臺激光測距儀( DIMETIX DLS-A15 型，測量范圍為 0. 2 ～30m，精度 ±1. 5mm) 作為標準器，激光測距儀的光軸與平行導軌平行且激光瞄準點落在激光反射板上。其中裝置中平行導軌設(shè)計的技術(shù)要求為: 平行度≤0. 02/1000，直線度≤0. 01/1000，激光反射板的垂直度要求≤0. 02/1000，平行導軌的技術(shù)要求主要保證滑動平臺長期運行的順暢，不會出現(xiàn)振動、卡滯現(xiàn)象，系統(tǒng)的測量精度主要由激光測距儀控制，導軌的影響相對較小; 而對于固定式激光反射板垂直度造成距離上的微小偏差，相對于本裝置適用的zui大允許誤差zui高為毫米級的被檢液位計來說，也是可以忽略的。

 

滑動平臺中設(shè)置了氣動剎車系統(tǒng)，測量時可通過氣壓將滑動平臺鎖定在導軌上，以利于讀數(shù)的穩(wěn)定。液位計信號反射板中設(shè)置的開閉窗口同樣由氣壓控制，對于導波雷達和磁翻板液位計，以氣壓控制窗口開啟夾緊探桿或浮子，而對于超聲波和雷達液位計，則可將窗口關(guān)閉，從而保證該裝置對于不同類型液位計的適用性，相關(guān)的氣路及控制電路分別通過設(shè)置于滑軌下的線路與放置于工作平臺中的氣瓶和電腦主機相連。

 

2 系統(tǒng)工作流程

2. 1 被檢液位計的安裝

將被檢液位計搭配預制具有固定外形尺寸的外接法蘭，安裝于檢測裝置的法蘭接口上。根據(jù)被檢液位計的種類，若為雷達或超聲波液位計，通過氣壓將開閉窗口關(guān)閉，若為磁翻板液位計或?qū)Рɡ走_液位計，控制窗口將磁浮子或探桿加緊并將線纜或探桿調(diào)至水平。

 

2. 2 測量方法

不同廠家生產(chǎn)的液位計由于設(shè)計的差異，安裝后其初始零位并不一致，因此在實際工作中采用差值法，即相對測量法，其技術(shù)思路為: 將第一測量點作為參考點，在被檢液位計量程范圍內(nèi)，通過比較各測量點標準值和被檢儀表顯示值與第一測量點數(shù)據(jù)的差值來實現(xiàn)對不同液位計的檢測。

 

2. 3 測量程序

測量程序采用 LABVIEW 編制，其流程圖如圖 2所示。首先將被檢液位計的基本信息輸入測量主程序中并設(shè)置測量點。測量開始后系統(tǒng)開始自檢，依據(jù)系統(tǒng)提示將滑動平臺移動到第一測量點附近，控制氣動剎車系統(tǒng)將滑動平臺鎖定在平臺上，防止讀數(shù)時輕微滑動造成讀數(shù)不準確，系統(tǒng)通過 ＲS232端口控制兩臺激光測距儀工作。每個測量點測量開始前，系統(tǒng)都會進行自測量，若此時兩臺激光測距儀的測量結(jié)果差值大于設(shè)定值，系統(tǒng)將報警提示故障，若差值在設(shè)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)正式開始該測量點測量，兩臺激光測距儀各測量 10 次，取其均值作為標準值。系統(tǒng)可自動讀取被檢液位計輸出電流信號，也可選擇將測量結(jié)果手動輸入。系統(tǒng)在完成該點測量后提示更換測量點，測量程序全部完成后將進行數(shù)據(jù)保存并自動生成包含全部測量數(shù)據(jù)的測試報告。

 

表 1 給出了對江蘇訊創(chuàng)科技有限公司 XC-LA型雷達液位計( 測量范圍為 0 ～10m，zui大允許誤差為 ±10mm) 的實際測量結(jié)果。

 

3 結(jié)束語

通用反射式液位計檢測裝置已申請轉(zhuǎn)力( 轉(zhuǎn)力號: ZL201720365159. 2) ，裝置采用標準器和被檢液位計對向設(shè)計的方案，降低了設(shè)計難度; 配備雙標準器，具備自檢功能，可保證測量數(shù)據(jù)的準確，適用于對超聲波液位計、微波雷達液位計、導波雷達液位計和磁翻板液位計的檢測。由于裝置為水平式，若將導軌進行延長就能夠?qū)Υ罅砍痰囊何挥嬤M行檢驗，但是，激光測距儀不能滿足大量程高精度液位計的測量，應(yīng)將標準器更換為激光干涉儀，才可滿足現(xiàn)有相關(guān)類型液位計的檢驗。