摘要：浮子式液位在很多工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用，具備的測量誤差將直接影響控制精度，為保證磁翻板液位計(jì)測量精度，需要把磁翻板液位計(jì)交由具備資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定。本文對(duì)磁翻板液位計(jì)生產(chǎn)技術(shù)和檢定技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)磁翻板液位計(jì)測量依據(jù)進(jìn)行探討，并對(duì)示值誤差測量結(jié)果的不確定度評(píng)定進(jìn)行了深入研究，可供相關(guān)人員參考。

 

磁翻板液位計(jì)是用于工業(yè)生產(chǎn)和測量重要裝置，可以為控制系統(tǒng)提供液位電信號(hào)，也可以通過指示儀表直接顯示出液位高度，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多新型的磁翻板液位計(jì)被研發(fā)出來，非接觸式磁翻板液位計(jì)在使用過程中，不會(huì)受到介質(zhì)因素的影響，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，測量的精度也在不斷提高。而傳統(tǒng)磁翻板液位計(jì)由于穩(wěn)定性、可靠性較高，還在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮出重要的作用。磁翻板液位計(jì)根據(jù)功能可以劃分成遠(yuǎn)傳和本地兩種類型，按照測量原理可以分成浮力液位、浮子液位、浮標(biāo)液位、壓力液位和纜索液位等，不同類型的液位都有適用范圍和自身缺點(diǎn)，但在工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著不可替代的作用。本文主要針對(duì)浮子式磁翻板液位計(jì)示值誤差測量結(jié)果不確定度評(píng)定進(jìn)行分析。

 

1 磁翻板液位計(jì)生產(chǎn)技術(shù)和檢定技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的磁翻板液位計(jì)技術(shù)已經(jīng)變得比較成熟，基本可以滿足國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需要。但從實(shí)際使用情況來看，約有 70% ～80% 的液位是為純國產(chǎn)或合資產(chǎn)品，但一些比較高端的磁翻板液位計(jì)中，特別是要求zui大允許誤差只能限制在 1 毫米的雷達(dá)測量磁翻板液位計(jì)、伺服磁翻板液位計(jì)等產(chǎn)品（該類型磁翻板液位計(jì)多用于油品的國際貿(mào)易結(jié)算），還是采用國外的磁翻板液位計(jì)品牌，在精度要求在 3 毫米領(lǐng)域的雷達(dá)磁翻板液位計(jì)等非接觸測量的技術(shù)還被國外品牌所壟斷。我國的磁翻板液位計(jì)生產(chǎn)企業(yè)還只能制造非接觸式磁翻板液位計(jì)，還有一些技術(shù)要求不高的非接觸式磁翻板液位計(jì)，磁翻板液位計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和國外xianjin水平還存在著很大的差距。我國生產(chǎn)磁翻板液位計(jì)的廠家比較多，工業(yè)生產(chǎn)單位在購置了磁翻板液位計(jì)后，需要交付給第三方質(zhì)量檢定機(jī)構(gòu)出具產(chǎn)品質(zhì)量證明書，需要把磁翻板液位計(jì)送到計(jì)量部門進(jìn)行技術(shù)鑒定。已經(jīng)被使用的磁翻板液位計(jì)由于安裝到生產(chǎn)設(shè)備中，無法把其拆卸下來，使得送檢的磁翻板液位計(jì)數(shù)量不多，部分流量計(jì)需要到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行檢定。采取的檢定方法中，可以應(yīng)用橫式液位模擬檢定裝置，但對(duì)立式檢定裝置提出新的要求。非接觸式的測量區(qū)間從原來的 10 米，不斷發(fā)展到現(xiàn)在的 100 米，這就要求橫式液位檢定裝置可認(rèn)達(dá)到 70 ～ 100 米的要求。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，很多生產(chǎn)裝置都在 20 ～ 25 米，普通的橫式液位檢定裝置不超過25米就可以達(dá)到要求。接觸式磁翻板液位計(jì)可以劃分為硬、軟連接兩個(gè)類型。硬連接的磁翻板液位計(jì)可以便于運(yùn)輸及生產(chǎn)制造，多把長度控制在 6 米區(qū)間。長度超過 6 米的硬連接磁翻板液位計(jì)，需要在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行拼接安裝。而長度大于 6 米的多采用軟連接方式，采用纜繩實(shí)現(xiàn)連接，磁翻板液位計(jì)安裝過程中只需要把纜繩接拉直就可以達(dá)到要求，該類型的磁翻板液位計(jì)可以應(yīng)用橫式液位檢定裝置進(jìn)行檢定，因此，立式檢定裝置可認(rèn)達(dá)到 6 米高度要求，可以滿足很多磁翻板液位計(jì)類型的檢定要求。

 

2、磁翻板液位計(jì)測量依據(jù)

測量不確定度評(píng)定等相關(guān)規(guī)范，磁翻板液位計(jì)檢定規(guī)程征求意見稿，要求檢定過程中的環(huán)境溫度為 20℃ ±5℃，相對(duì)溫度不可以超過 80%，計(jì)量裝置運(yùn)行環(huán)境中，不可以存在影響檢定的振動(dòng)。磁翻板液位計(jì)示值z(mì)ui大允許誤差公式為：±（a%FS+b），F(xiàn)S 是磁翻板液位計(jì)達(dá)到的量程，b 是數(shù)字指示和外界間的分辨力，單位可以為毫米或厘米，示值可以達(dá)到的zui大允許誤差值為，N 為采用長度單位進(jìn)行表示的誤差值。同時(shí)，要求磁翻板液位計(jì)回差值不可大于zui大允許誤差絕對(duì)值。測量儀器為鋼卷尺，要求達(dá)到的測量范圍為 0 ～ 50 米，檢定過程中引入的擴(kuò)展不確定度不可以超過待檢測磁翻板液位計(jì)的zui大允許誤差的 25%，使不確定度為：0.2 毫米，k=2。浮子式磁翻板液位計(jì)，該種類型的磁翻板液位計(jì)應(yīng)用比較廣泛，浮子受介質(zhì)浮力影響會(huì)隨著液面升降進(jìn)行變化，從而使得轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，指針可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，可以從機(jī)械式指示盤中看到液位高度值。為了保證液位高度和指針產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角度建立起線性關(guān)系，多把連桿和水平面設(shè)置為 30 度。對(duì)浮子位置的檢測來確定介質(zhì)的液位高度，zui大的允許誤差為 4 毫米，測量方法采用直接法對(duì)磁翻板液位計(jì)進(jìn)行檢定，嚴(yán)格按照檢定規(guī)程要求的采用實(shí)際液位加模擬液位的辦法，把磁翻板液位計(jì)浮子升起來，利用鋼卷尺來對(duì)浮子產(chǎn)生的位移進(jìn)行計(jì)量，把其作為實(shí)際的液位值，還對(duì)磁翻板液位計(jì)提供的示值進(jìn)行記錄，從而進(jìn)行檢定工作，如圖 1。

 

不確定度分析

本文把浮子式磁翻板液位計(jì)作為實(shí)際分析案件，磁翻板液位計(jì)基本誤差公式為：公式中 Δ 為磁翻板液位計(jì)基本誤差值，L磁翻板液位計(jì)的實(shí)際數(shù)值，L s 是從檢定裝置獲取到的液位值。在確定度傳播方面，磁翻板液位計(jì)基本誤差公式的每個(gè)輸入量都不相關(guān)，每個(gè)輸入分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度方面，磁翻板液位計(jì)引入的不確定度 U（L），多是因?yàn)榇龣z定磁翻板液位計(jì)測量重復(fù)性、調(diào)零重性和采用的測量方法導(dǎo)致的誤差而產(chǎn)生的。而測量重復(fù)性估算導(dǎo)致的不確定度分量 U 11 ，對(duì)浮子式磁翻板液位計(jì)在 2000毫米位置中完成 10 次的測量，得到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)值為σ n-1 =0.49 毫 米，n=10。 實(shí) 際 的 檢 定 過 程 是 單 次 測 量，U 11 -σ n-1 =0.49 毫米。而調(diào)零重復(fù)性導(dǎo)致的不確定度分量為 U 12 ，對(duì)該磁翻板液位計(jì)零點(diǎn)位置完成 10 次調(diào)整以后，分別對(duì)零點(diǎn)位置進(jìn)行測量，得到的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差值為 σ n-1 =0.25 毫米，n=10。U 11 -σ n-1 =0.25 毫米。由測量方法導(dǎo)致的不確定度分量 U 13 ，在對(duì)浮子力磁翻板液位計(jì)進(jìn)行檢定過程中，需要采取人工方式來托起浮球，而浮球具備的不穩(wěn)定性會(huì)使測量存在誤差，需要把浮球變動(dòng)位移量控制在 1 毫米以下，使得測量誤差可以均勻分布，那么則有 毫米，那么 毫米。由于標(biāo)準(zhǔn)器的引入而導(dǎo)致不確定度 U（L s ）方面，因標(biāo)準(zhǔn)工具存在著不確定度，這就是使得存在不確定度分量 U 21 。因?yàn)殇摼沓叩氖褂?，從檢定證書可以得到測量不確定度值為 0.2 毫米，k=2。使得測量結(jié)果中的不確定度可以達(dá)到 U 21 =0.1 毫米。而拉力偏差使得產(chǎn)生不確定度分量為 U 22 ，也可以從鋼卷尺提供的檢定文件中發(fā)現(xiàn)，檢定過程中采用的張緊力為 49N，而對(duì)浮子式磁翻板液位計(jì)檢定過程中存在著一定的偏差，受到張緊力方面的影響，會(huì)使得示值誤差值限制在 1 毫米以內(nèi)，使得誤差可以均勻分布，則 U 21 =0.29 毫米，那么則有毫米。但在合成不確定方面，從每個(gè)輸入量不相關(guān)公式中可以看出，合成不確定度公式為：，而 毫米。

 

從擴(kuò)展不確定度方面進(jìn)行分析，把 k 值取 2，則擴(kuò)展不確定度公式 毫米。因此，浮子式磁翻板液位計(jì)示值誤差測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度值為 1.38 毫米，k 值為 2。

 

4\結(jié)語

新出臺(tái)的 JJG971-201，已經(jīng)把原來的老版磁翻板液位計(jì)檢定規(guī)程所取代，雖然是征求意見稿，但對(duì)磁翻板液位計(jì)的檢定工作提出了新的要求，原來的磁翻板液位計(jì)檢定規(guī)程已經(jīng)應(yīng)用了 10 多年，很多內(nèi)容已經(jīng)無法達(dá)到國家對(duì)計(jì)量檢定的規(guī)定要求。隨著非接觸式磁翻板液位計(jì)應(yīng)用的不斷增多，新檢定辦法已經(jīng)提出了新的檢定辦法。