自动检定技术（精选9篇）
自动检定技术 篇1
随着工业生产的快速发展, 热工自动化技术在工业生产中发挥了关键作用。目前, 发电机组由传统的中小容量发展为高参数、大容量的单元机组, 电力工业已经发展到大机组、大电网、高能自动化的阶段。而热工自动控制系统在大型单元机组中的应用也需要不断提高, 以适应生产, 其自动化的程度也代表着企业的现代化水平。在热工自动化的检定中, 自动计量器得到了广泛的应用, 通过分析热工计量自动检定技术在具体电厂生产中的应用, 探讨相关的自动计量器技术发展。
1 热工计量自动检定
1.1 基本概念
计量自动检定是指在生产的过程中将温度、压力、液位等相关的检测物理量转换为电子信号, 且这种电信号能够传递到控制装置或显示仪表, 在自动控制中被使用。自动检定出的热工参数是判断电厂机组是否正常运行的重要依据, 可以有效为机组的事故分析、经济核算、自动报警提供数据来源, 根据自动检定数据随时调整自动控制作用。
1.2 基本原理
热工计量自动检定系统主要有两部分组成, 分别为可调节电源和数字电压表, 同时具有专用的电源、电压输出装置, 可供二次仪表电源使用, 并且在面板上装置了专供二次仪表电源使用的插孔。信号被检测之后, 通过多路开关进入采样数表, 通信电缆将采样数值再传递到电脑上, 计算机根据设计需要控制调功器的输出功率, 使被控对象按照要求变化升温, 保证顺利检定, 同时可以实时地将检定过程中的各项参数显示出来, 打印成报表使用。工作原理如图1所示。
2 热工计量自动检定技术的应用
2.1 电力系统热工自动检定技术的实际应用
以电力系统为例, 热电偶、热电阻等接触式测温仪表在电气企业中得到了广泛的应用。相关仪表的性能、运行良好与否会直接影响企业的产品质量和管理水平。在仪表使用之前, 必须要进行有效的检定, 确定其精确度, 不能因为仪器的性能缺损而使数据出现偏差。在电力企业中, 原热工自动检定系统检定的范围较窄, 设备利用率较低, 从而检定的合格率低、效率低, 存在着一些问题。因此, 热工计量检定系统需要升级更新。新的热工自动检定系统要充分利用现有设备, 在原有基础上升级改进, 以XP软件系统采用六位半数表, 将继电器替换为低电势扫描开关, 利用功率调节器来限制电流, 自动调节控制检定炉温或槽温, 炉温最高可达1 200℃, 槽温最高可达300℃。系统改进后增置了径向短炉和宽径炉, 要求检定炉具有更高的稳定性, 同时温场保持一定的均匀度, 被检对象如果碰到炉壁也不会影响检定的结果。增置的工作用铂电阻温度计可以跟踪冷端温度, 修正处理采集到的毫伏信号, 发挥冷端补偿的作用。这样检定的方法简单方便, 不需要人为干预, 实现自动化。另外, 检定工作人员还可以采用冰点法和环境温度输入法, 经过改进的系统可以同时进行检定结果的数据管理和系统认证管理, 拓宽检定类型和范围, 有效提高设备的利用率, 将热电阻、热电偶等热工仪表的检定合格率、检定效率大幅度提高, 扩大了检定的范围, 提升了检定的质量, 使检定费用有效下降, 达到节能降耗的目的。
2.2 热工仪表检定系统的应用
热工仪表检定系统在应用时可以有效测量出热电偶和热电阻的温度, 在自动检定的过程中, 首先, 应按照检定的程序把标准热电偶和被检测的热电偶捆扎起来, 放进检定炉里。在低温测量的情况下, 需要把被检热电偶放置在油槽里, 在检定炉里, 只需要放进标准热电偶。其次, 根据系统的要求, 将线路接好, 系统接通电源。在通电之前, 检查好相关的结构和部件, 排查可能出现的问题, 启动计算系统。自动检定一般来说并不需要工作人员进行人为的干预, 启动电源之后, 系统的操作人员就可以从不同的角度来观察检定的过程, 判断检定的结果。最后, 在系统完成了自动检定之后, 如果热电偶完全合格, 系统会自动打印合格证书, 如果热电偶存在不合格情况, 系统会自动打印检定问题的结果通知书。
检定热电阻时, 温度如果在0℃以下, 热电阻需要放置到冰点槽里面, 且冰点槽内需要有冰水混合物。如果是在其他的温度条件下, 要把热电阻放置到标准水槽或油槽里。之后再按照系统要求接好相关的电路, 在电脑中选择相对应的检定程序。系统会根据要求自动进行检定热电阻工作, 并显示检定的结果, 最后将检定结果打印出来供操作人员使用。
3 热工计量自动检定技术的发展
热工计量自动检定技术在工业中的广泛应用, 促进了该项技术的提高。石油化工等企业的不断发展扩大和设备的更新变革也带动了热工自动控制技术的创新, 目前, 仪表检定技术发展的最高阶段是软检定技术。这项技术可以分析检测数据, 从而推断出不能检定的数据和信息, 有效地扩大了自动检定的范围和类型, 在生产过程当中能够满足热工监控范围扩大的要求。软测量的本质是通过组态或编程来实现软测量的数学模型, 在工作条件和测量参数发生变化的时候, 将模型参数做出相应的修改就可以转换仪表的功能, 把软测量仪表转换为可以适用在各种条件下的通用仪表。这项软测定技术改变了传统的单项输入、单项输出的仪表格局, 实现了多输入、多输出的智能化作用, 它可以用作专用仪表, 也可以作为用户进行编程的通用仪表来使用, 不仅能扩大测量范围, 也具有良好的可维护性, 降低维护成本, 也能替代一些价格昂贵且难以维护的仪表。
4 结语
信息技术的发展使计算机系统在工业生产中得到了更多的应用, 一些工业高新技术的利用促进了工业产业的进步, 实现了智能化、自动化的生产方式。热工计量检定技术在工业生产中具有重要的作用, 热工计量检点的质量直接影响工程生产的质量和效率, 这项技术的不断更新和改革, 不仅可以完善这项技术, 也提高了工业的整体发展水平。在生产过程中应用热工计量自动检定技术不仅可以提高工作效率, 还能有效降低检测费用, 保证设备的安全可靠运行, 因此, 应重视热工计量检定技术的自动化、智能化发展, 提高检测设备质量, 保证系统的实时性和稳定性, 提高互操作性和开放性, 以得到更好的发展。
参考文献
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[3]梁新.浅谈热工计量自动检定技术的应用[J].建筑工程技术与设计, 2015, (20) :93.
自动检定技术 篇2
通过对GPS接收机检定原理进行深入研究,参照《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》,推导GPS接收机各项检定内容的`精度评定公式,对GPS接收机检定数据自动化处理进行探讨,并编写相应的精度分析软件以实现检定数据自动化处理功能.
作 者：廖超明 谭庆林 秦元丽 阙宗海 LIAO Chao-ming TAN Qing-lin QIN Yuan-li QUE Zong-hai 作者单位：廖超明,LIAO Chao-ming(武汉大学,GPS工程技术研究中心,湖北,武汉,430079;广西壮族自治区测绘局,广西,南宁,530023)
谭庆林,TAN Qing-lin(广西有色勘察设计研究院,广西,南宁,530023)
秦元丽,QIN Yuan-li(广西林业科学研究院,广西,南宁,530001)
阙宗海,QUE Zong-hai(广西测绘产品质量监督检验站,广西,南宁,530023)
自动检定技术 篇3
【摘 要】在水表自动检定装置中，其特点就是具有高自动化能，而且水表自动化装置能使检定人员的劳动量降低，从而使检定效率和精度提高，同时，因为其在操作时比较简便，所以，被越来越多的检定单位所使用。因为高度自动化并不是说准确度高，所以，在检定过程中仍然有很多的因素能够造成检定结果的误差。本文就分析研究了水表自动检定装置检定水表过程中可能引入误差的因素，从而进一步讨论了控制办法。
【关键词】水表；自动检定装置；误差；控制
引 文
水表检定是保证水表计量准确性的重要手段，但水表检定很容易受到各种因素的影响，导致水表检定工作的准确性、科学性有所降低。因此，相关计量部门或法定授权组织必须认真分析检定误差可能出现的原因，并及时采取相关解决措施，保证检定工作的准确性.
一、水表检定的自动化改造
水表检定装置的自动化改造，能够增强检定装置的数据处理能力，提高水表检定工作的效率及准确度。水表检定的自动化改造时，不同型号的水表检定装置自动化改造方法存在着较大的区别。在改造DN15-50节水型水表检定装置时，首先在被检水表的上方安装摄像头，实时监测水表的表盘，摄像头采集到的视频信号输入到计算机的图像采集卡后，计算机会识别检定水表的指示流量，并对水表盘的图像进行分析处理。其次，在水表检定装置的标准量器水位指示装置上安装水位测量仪和水位感应头，水位感应头通过光电感应控制水位。
二、水表检定误差产生的原因
（一）水表的零部件质量存在问题，零部件加工及装配过程中出现误差
为了保证水表的质量，设计生产过程中必须严格按照设计图纸选择零部件的材质、规格，零部件加工过程中必须遵守生产标准。水表中含有涡轮、蜗杆等部件，它们在生产过程中很容易受到外界温度、出模时间等等因素的影响，导致零部件加工出现误差。水表的装配过程中，如果零部件存在毛刺等不良现象或者施工人员没有按照装配工艺标准进行施工，就很容易出现装配误差。比如，水表外罩必须保证松紧度适宜，避免漏水、上下夹板变形等问题出现，水表外壳在铸造过程中可能会出现砂眼，也会导致水表漏水，影响其性能。
（二）水表检定装置存在误差
水表检定工作需要使用专业的检定装置进行，一般来说，检定装置的准确度为0.2%。检定装置本身存在的设备误差会影响检定工作的准确性。检定装置的设备误差受到零部件质量、安装环境等等因素的影响，一般来说，检定装置的安装时应该保证光线充足、通风、空气湿度低于85%，为了避免外界振动源等因素的干扰，检定装置必须与振动源保持一定的距离。有些检定装置的瞬时流量指示针为玻璃转子流量计，安装过程中必须保证流量计垂直，不得出现歪斜，转子流量计在使用过程中如果被沾污、转子表层有气泡，转子被摩擦都会导致误差。
（三）人为操作过程存在的误差
检定操作过程中，工作人员操作失误会对检定结果造成比较严重的误差。检定过程中，首先需要将水表安置在检定台上，然后开启夹紧器将水表夹紧，之后关闭流量调节阀，打开进水阀。一般情况下，管道、水表承受水压时，水表或者管道内的空气无法完全排出。水表检定过程中，如果工作量器内的水位符合相关规定，此时流量调节阀可以关闭。当工作量器内的水位不再发生变化，且与设计值存在一定区别后，就可以进行读数、计算。水表检定过程中，工作人员必须严格按照检定规范进行操作，为了确保读数计算过程中数值精确度，水表检定装置的标尺、刻度线等读数部位必须清晰，没有出现脏污、磨损等现象。水表检定时，密封性检查必不可少，密封性检查时，试验压力为水表最大允许压力，试验时间应该1min以上。检定装置中的O型耐油橡胶圈是夹紧器、放水底闸等装置十分重要的密封件，长时间使用后可能会出现磨损，进而导致漏水，影响检定结果的准确性，相关工作人员必须定期对其进行检查，及时更换。
（四）检定环境或其他方面出现的误差
外界环境也会影响检定的准确性。在水表检定过程中，标准大气压下，应该保证检定环境的温度在10℃～20℃，检定湿度低于85%，水的温度应该满足相关的检定标准，水温偏差应该低于5℃。此外，水表检定时，水源压力改变会影响检表，因此，为了尽可能地减少水源压力对检表的影响，应该保证压力稳定，将瞬时流量波动系数控制在一定百分比之下。
三、自动检定过程中的误差控制
（一）环境需要满足检定要求
因为检定规程对检定环境提出的要求非常明确，所以，只有在规程规定的环境条件下，其相应的检定方法才能使检定结果的准确性得到保证。因为我们可以通过空调控制环境温度，所以，在检定过程的水温会逐渐上升，如有必要使水温降低时就可以往循环水池中注入温度较低的自来水。
（二）对检定装置硬件和软件及时更新升级
如果检定装置的硬件和软件在设计时较不合理，那么就可以联系生产厂家，从而要求对方进行改进。例如：为了使水表读数的准确度和识别率提高，我们可以通过升级图像来对软件进行处理，而当检定时压力不稳定时，我们为了保证水源压力的稳定，可以对功率足够大的水泵和体积足够大的稳压罐进行使用。
（三）定期维护保养
因为如果检定装置长时间的进行使用，那么零部件就会有损耗、老化情况出现，从而使得计量标准的计量特性会也会有变化发生，所以我们要经常对其进行定期维护保养，从而对可能引入误差的因素及时发现。如果有零件出现故障，就必须对其及时维修或者更换。对于维修或更换后会造成计量特性发生变化的，对检定装置有必要的要及时的进行检定，从而进行使用。
（四）改进检定方法
因为自动检定装置与传统的检定设备不同，所以，其检定方法也就不能对过去的方法单纯的应用，我们需要改进一些过程和细节，从而进一步结合自动检定装置的结构和特点。而在设计上，自动检定设备对一些缺陷不可避免地出现，所以，在检定过程中需要人为地对其进行干预，从而使检定误差更好地减少。
（五）提升检定人员的技术水平
检定人员需要计量对法律、法规认真学习，并且需要在思想上使认识提高，对质量技术监督和计量检定相关政策熟练掌握，从而对检定规程认真钻研，要对检定技术精益求精。进一步培养认真、仔细的习惯，从而使数据处理业务水平提高，在理论学习的同时使计量检定技术水平不断提升，不断的在日常的水表检定过程中对经验进行总结，从而将理论知识与实际工作紧紧联系在一起，对可能给检定结果带来误差的因素要及时发现，并想办法解决，从而使计量检定中误差的产生减少和避免。
四、结束语
通过分析和控制以上的误差，能够使水表自动检定过程中出现的误差进一步减少，从而对水表检定结果分析更加的准确可靠。同时也进一步说明高度自动化并不是说准确度高，这需要检定人员在使用自动检定装置过程中一定要起到监督作用，从而对可能对检定结果造成误差的问题及时发现，并加以解决，使检定结果准确性尽量提高。
参考文献：
[1]JJG162-2009《冷水水表》，北京：中国计量出版社，2009.
[2]李季.水表检定过程中的误差原因分析及讨论[J].中国化工贸易，2014（1）：252.
全自动压力检定技术的应用 篇4
目前国内很多企业压力变送器、压力传感器、压力计、压力表以及各种压力计量器具使用的数量较大, 普及面很广, 每年检定、修理各类压力仪器的任务繁重, 而相当多的企业在压力仪器检定技术方面仍然使用着双活塞式、砝码式或其他一些半自动或非自动的检定设备, 检测技术相对比较落后, 大多是依靠人力手动加压完成整个检定过程。因此, 编写了这篇文章, 以便让更多人了解和掌握压力计量检测中的全自动检测技术。
1 适用范围
全自动压力检定仪适用的范围很广, 可以用于普通压力表、精密压力表、压力传感器和压送变送器等压力计量器具的检定工作。
工作温度: (20±5) ℃, 相对湿度 (20~70) %;
检定精度:±0.05%;
测量范围: (0~60) MPa。
2 检定技术
全自动压力检定技术, 是利用数字图像识别技术、机械电子技术和精确的压力控制技术, 使压力仪器的检定实现了全过程自动化。利用数字图像技术代替人工读数, 自动快速识别压力仪器的指示刻度, 减少人为误差, 配合高精度的压力模块传感器检测技术, 将压力信号转化为电信号输出, 同时利用计算机技术与检测设备相连接, 按照国家检定规程规定的压力检定点, 进行逐点检测, 并对所得数据进行数据处理, 得出检定结论, 实现自动检测、自动记录、自动打印等功能, 使整个压力仪器的检定过程实现全自动化。
3 检定系统的组成
其核心原件是由压力测量控制系统、数据信号传输系统、摄像系统、计算机打印系统以及电控模拟人工轻敲系统等关键部件组成。
4 检定方法
1) 选择与被检表相适应的压力数字模块, 安装在检定设备上;
2) 将被检表安装在检定设备上;
3) 调整检测焦距, 调整表盘成像的清晰度;
4) 在计算机上选择被检表的类型, 输入被检表的各项信息, 点击计算机上的“开始检定”, 计算机在接受“开始检定”指令后, 向测控箱的微处理器发出检定命令, 步进电机驱动加压装置, 按照设定的检测点逐步进行升压和降压, 摄像系统显示被检表表盘数值, 计算机记录相应检测点的检定示值以及轻敲前、轻敲后的压力值, 并计算出每一个检定点的示值误差、回程误差、轻敲位移, 按照国家计量检定规程的要求对各项检定结果进行误差分析, 生成检定记录。
5 非自动压力检定仪与全自动压力检定仪的区别
1) 凡是从事过压力仪表检定的人员都会有很深的体会, 如果使用双活塞式、砝码式或其它完全依靠人力、手动加压方式的压力计, 检定一块0-60MPa的压力表, 要将检定压力从零点逐步升到60 MPa, 需要付出非常辛苦的劳动;
2) 在手动升压或降压过程中, 很难一次性把压力升到所需的标称位置, 常常会出现压力过冲 (压力超过需要的标称值) 现象, 所以对于每一个检定点还要进行压力微调;
3) 在检定过程中, 按照国家计量检定规程的要求, 对每一个检定点都要读取数字, 目前我们都是靠人工读取数字, 因此, 会带来人为误差, 也直接影响被检表的重复性;
4) 检定记录、数据处理以及误差计算, 全部是靠手工完成的, 不仅效率较低, 而且浪费了大量的纸张;
5) 在检定记录数据处理环节, 按照国家计量检定规程的要求, 计算示值误差时, 对每一个检定点, 轻敲表壳前、后的示值误差, 都要按照误差理论计算出来;
6) 而全自动压力检定技术是应用电机驱动平稳升压, 可以大幅度的降低劳动强度, 提高劳动效率;减少了检定过程中的人为误差, 确保检定过程中的稳定性和重复性, 消除了压力过冲现象;用计算机替代了检定过程中的人工记录、数据处理以及误差计算的全过程, , 整个过程只需要几秒钟的时间就可以全部完成, 同时检定记录也可以保留在计算机中, 实现了检定记录无纸化, 为企业节约了大量的资金。
6 结论
本文介绍了全自动压力检定技术在实际检定过程中的一些技术优势, 并用我们企业在压力检定技术方面的亲身感受, 分析了全自动与非自动压力检定技术在使用过程中的实际差异, 希望能够让更多的人了解和掌握全自动压力检定技术, 让大家看到压力检定技术的春天就在我们的生活中。
摘要：该篇文章阐述了全自动压力检定仪的结构原理、技术优势、检定方法, 分析了非自动检定仪与全自动检定仪的区别, 并举例说明了非自动检定仪在检定过程中, 检定记录、数据处理、误差计算所带来的大量而繁琐的工作, 以及可能造成的人为因素的误差性极高。
关键词：压力检定,技术进步,提高效率
参考文献
[1]弹簧管式一般压力表、压力真空计和真空表检定检定规程JJG52-1999.
自动检定技术 篇5
1 热工计量自动检定技术的原理
最初的仪表仪器只能用于对一些工艺参数进行简单的测量, 随着科技的发展, 仪器仪表不仅可以显示检测的数据, 还可以通过互联网进行高速传输, 具有开放性以及信息化。仪器仪表的开关电源具有稳定性, 电压波动的范围逐渐缩小, 仪器仪表逐步向检测智能化、数据处理信息化以及控制集成化等方面发展, 不仅可以进行复杂的数据运算, 还可以修正数据误差, 通过自检和自校, 保证检测数据信息的真实性和准确性。
热工计量自动检定技术[2]是指将现场的温度、压力等物理量转化为显示仪表以及控制装置可以接收的电信号。热工计量自动检定的参数可以监督电厂机组是否正常运行, 调整自动控制的作用, 还可以为经济核算、事故分析以及自动报警等提供理论依据。
热工计量自动检定系统主要是由可调电源和数字电压表组成的, 设有专用的电压电源输出, 另外还设有专用的插孔, 能够供各种二次仪表电源使用。如果被测信号通过多路开关进入采样数表, 这个时候, 采样数表就可以通过通信电缆传输采样值至计算机。按照系统的程序设计, 借助主机箱, 计算机可以控制调功器的输出功率, 保证控制对象根据系统要求以及实际情况进行升温变化, 顺利进行热工检定过程。在检测的过程中, 热工检定系统还可以实时显示各种参数, 并且将热工检定记录打印成各种报表。
热工计量自动检定系统采用的是6位半高精度进口数表, 它的精度和分辨率都很高, 还采用了Windows软件编程, 可以在Windows操作平台下运行。热工计量自动检测系统的选择方式有零点、输入室温和冷端自动跟踪补偿三种, 能够手动切换或者自动切换, 操作过程不仅简单而且方便快捷, 能够自动控温和榆定、自动处理数据信息、自动将热工检定记录打印成为报表;在检定过程中, 显示器能够实时显示检定炉的温度变化曲线、控温电阻的电阻值、枪定炉温度、冷端温度、检定点温度、检定进度、检定时间;系统还提供装置认证软件和数据件管理功能, 能够自动对装置性能进行测试, 对检定报表进行存储、归档、检索和查询, 并且打印认证报表, 还可以随时查阅或者打印检定记录报表以及检定证书。
2 热工计量自动检定技术的应用
2.1 杭钢热工计量自动检定系统
杭钢的热电偶和热电阻等接触式测温仪表在生产中的应用十分广泛。如果测温仪表的性能存在缺陷, 无法控制温度, 那么就会影响产品的生产质量以及节能管理。因此, 必须在使用仪表之前对仪表进行检定。
在以往的杭钢热工自动检定系统运用中, 标准化程度低、设备利用率低, 而且检定合格率低。经过技术改进以后, 新的热工自动检定系统充分利用了原有的设备, 而且还采用了XP软件系统以及六位半数表, 原来的继电器由低电势扫描开关来代替。在整个检定过程中, 可以实时显示检定炉的温度、检定曲线等, 并且通过功率调节器对检定炉温度进行自动控制和调节, 并且打印检定结果。
在新的热工计量检定系统应用中, 还添置了一支工作用铂电阻温度计, 不需要人为干预, 非常简便。它可以跟踪冷端温度, 修正采集的毫伏信号, 达到起到冷端补偿的效果。
新的检定系统还可以进行系统认证以及数据管理, 扩展检定范围以及检定种类, 减低操作者的劳动强度, 最大限度提高热电偶、热电阻等仪表的检定效率和检定质量, 满足实际使用需求, 减少能源消耗, 达到节能目的, 提高了经济效益。
2.2 ZRJ-03型热工自动检定系统
山东泰安智能仪表厂生产的ZRJ-03型热工仪表自动检定系统可以有效测量热电偶和热电阻的温度。该系统在自动检定热电偶的过程中, 将标准的热电偶和需要检测温度的热电偶按照相关标准规定放入检定炉中。当接好电路, 接通电源以后, 开始对热电偶进行检定。在检定热电阻的过程中, 如果温度为0℃, 那么就将热电阻置于冰水混合物的冰点槽中;如果温度为100℃, 那么就将热电阻置于标准水槽或者油槽中。按照相关规定和要求, 接好线路, 接通电源, 启动计算机检定程序。当热电偶和热电阻检定结束以后, 系统会自动打印检定结果。如果检定的热电偶是不合格的, 那么就会打印出来检定结果通知书。
2.3 ZRJ-ZD型热工自动检定系统
ZRJ-ZD型热工自动检定系统采用了高精度进口数字万用表、低电势扫描开关和功率调节器, 它的的核心是微机。该系统能够自动检定热电偶和热电阻, 提供系统认证, 管理数据程序, 归档检定结果, 有利于查询和检索。
3 软检定技术的发展潜力
软检定技术[6]指的是能够通过已经检定的数据信息推断出不能检定的数据信息。软检定技术是目前仪表技术发展的最高阶段。传统的软检定技术是单输入单输出仪表格局, 目前已经发展成为多输入多输出智能型仪表, 不仅可以作为专用, 还可以取代一些价格昂贵、难以维护的仪表, 作为用户进行编程的通用仪表。软检定技术通过编程或者组态建立软检定数学模型, 它的本质就是面向对象。当测量的参数或者工作条件发生变化的时候, 通过修改模型的参数, 就可以转换仪表的功能。
4 结语
进入21世纪后, 科学技术、数据信息技术以及管理技术发展十分快速。热工自动检定控制系统的优化也显得更加重要, 它可以降低劳动强度, 还可以提高劳动生产率, 降低电力企业发电成本, 节约电能消耗, 提高电能发电质量, 改善工作环境, 保证大型机组的顺利运行。因此, 及时对检测设备进行更新, 及时引进新的计量检定技术, 有着重大意义。
摘要：电机组容量日益增大, 自动化装置不断更新, 因此, 提高热工计量自动检定技术的控制水平是非常有必要的。本文阐述了热工计量自动检定技术的原理, 分析了热工计量自动检定技术的应用, 并且提出了软检定技术的发展潜力。
关键词：热工计量,自动检定技术,软检定技术
参考文献
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自动检定技术 篇6
随着激光技术的快速发展和各种不同类型的激光安全防护器材在我国和我军装备使用,大量激光防护镜和防护器材需要检定或评价。而且,各种新型激光防护材料和不同防护原理的光开关和光电子元器件陆续登上激光防护技术平台[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13],由此对激光防护镜测试评价技术和专业化的测量设备提出了新的更高的要求。
军事医学科学院放射与辐射医学研究所作为激光防护镜防护性能评价测试的专业机构,原有的防护镜测量系统及测试技术已不能满足快速发展的激光防护镜和防护材料测试评价要求,其测量设备比较陈旧,测试技术方法不够完善,采集数据、读取数据和数据处理主要靠人工操作,人为造成的误差及影响因素较多,测量的准确度受到一定影响。目前,国内激光防护镜检定机构还不健全、缺少专用测试设备和相应的操作规程。为此,我们研究和建立了激光防护镜自动检定装置和相应的评价测试方法与关键技术,并对该检定装置的测量不确定度及相关性能进行了测试评定。该研究是军事医学计量中一项重要的技术基础工作,对于保证激光防护器材防护性能及测量参数的准确可靠,促进激光产业发展,提高国家和军队激光装备水平及安全保障具有重要意义。
2 检定装置组成与原理
2.1 结构组成
激光防护镜自动检定装置主要由激光照射源、激光计量器具、光学和机械调整装置、计算机自动测控与数据采集处理、打印扫描输出等5个系统组成。激光源、测量仪器、主光路和监测光路中的各光机组件分别置于钢制平板减震台上,专门设计制作的可移动承载式双层导轨、多维调节架和磁性表座,可使样品和元器件进行不同方向、角度、高度和距离的调节、准直、定位及固定,保证系统的稳定性与可靠性,外设辅助测量设备可在必要时提供电磁场、温度场、动力学等特定实验环境及测试条件。该检定装置的组合结构和工作原理如图1所示。
2.2 工作原理
以Nd:YAG脉冲激光器为照射光源,输出1 064 nm和532 nm脉冲激光,2台宽量程激光能量/功率计为激光测量仪器,按防护镜测量范围和性能要求,选取和配置不同量程的探测器,于光路中对激光器输出能量、分束实时监测激光能量、入射能量和防护样品透射能量进行测量。测量时,将显示器主机与计算机联机,运行测控软件,输入设定波长、灵敏度、量程、端口、测量参数和测试条件,对检测数据进行自动控制、采集和处理,完成各项防护性能参数的测试、记录、保存和打印输出。
3 检定方法
研究采用分束实时监视测量方法。通过光学分束器,将激光照射光束分为两束,建立直测和监测双光路测量系统,分别配置具有不同量程的测量仪器,光阑限束,光束直径通常为4~7 mm。用该系统和相应的测试记录方法,对激光防护镜样品的光密度、光密度均匀性、不同入射角光密度、不同偏振方向光密度、损伤阈值等主要防护性能参数进行测量[14,15,16,17]。
3.1 光密度测试
光密度是激光防护镜检定及防护性能测试评价的主要性能参数,也是防护镜研制、生产和使用过程中需要首先确定和重点保证的主要技术指标,它表征激光防护镜对特定波长激光的衰减程度。在特定激光波长上防护镜的最低光密度值,必须依据激光防护标准中所规定的人眼激光照射限值及人眼所允许的最大激光辐照量或辐照度确定。防护镜光密度测试分两步:
第1步,测分束比。在分束实时监测光路中,调整和固定各光学元件,使光路准直,根据防护样品的具体情况,配置合适的光学衰减器,选定合适的激光照射能量和光强比例,设置测量仪器参数。利用计算机软件进行程序控制和自动数据采集处理,记录直测Q直和监测Q监激光能量,测量读数最少重复6次,分束比标准偏差等于或小于5%,取平均值为实时监视测量分束比值K,见式(1)。
第2步,测防护样品。样品放置于直测光路,通过计算机测控与数据自动采集处理系统,记录样品透射和监测激光能量值。测量读数最少重复6次,取平均值,入射光能量HR与透射光能量HT之比的对数值即为光密度Dλ,见式(2)。
光密度计算有多种方法。用激光辐照量或辐照度计算光密度时,可根据入射激光束的光束直径,通常以限束光阑孔径为准,计算照射光斑面积。入射到防护样品单位面积上的激光辐射能量即为入射激光辐照量Hi(单位:J/m2),入射到样品单位面积上的激光辐射功率即为入射激光辐照度Ei(单位:W/m2),入射激光辐照量Hi(辐照度Ei)与透射激光辐照量Ht(辐照度Et)之比的对数值,即为光密度Dλ,见式(3)、(4)。
用透射比计算光密度时,照射防护样品的总透射辐
射能量或功率与总入射辐射能量或功率之比即为透射比τ。透射比τ倒数的对数值即为光密度Dλ,见式(5)。
本项研究中,光密度的计算和统计处理均由检定装置的计算机测控软件系统自动完成。
标准规定,对不稳定度大于±5%的入射激光辐照量(或辐照度)采用实时监测,光密度测试结果不确定度应不大于20%。
3.2 光密度非均匀性测试
参照光密度测试,以激光防护镜片的几何中心为圆心,以其内切圆半径为直径的同心圆上4个等距离点为测试位置,对镜片中心和4个象限的中心位置点进行测量,每点的测量不少于6次,取算术平均值为该点的测试结果,再计算出镜片中心与4个象限的光密度平均值D軍和标准偏差S,根据式(6)计算光密度非均匀性ΔD:
按标准要求,防护镜片除距边缘5 mm区域以外,各处光密度非均匀性应小于3.0%。
3.3 不同入射角光密度测试
参照光密度测试,对反射式或复合式镀膜防护镜片进行不同入射角的光密度测试。按规定的视野范围,通过防护样品调节架进行左右或俯仰方向的调整,按调节架上的刻度指示,改变激光照射光束的入射角,在0°的正负方向,每隔10°为一个测试点,每点的测量读数不少于6次,取算术平均值为该点的测试结果,测量获得防护样品在不同角度激光照射条件下的光密度值,再与激光0°入射时的防护镜片光密度值进行比较,得出相对偏差。标准规定,镜片的垂直和水平方向单眼视野均不得小于40°,在0°~30°激光入射角范围内,镜片的光密度值相对偏差不超过3.0%。
3.4 不同偏振方向光密度测试
该检定装置激光源输出为线偏振光。在对激光防护镜和偏振滤光防护镜片的光密度测试时,可将激光束照射偏振镜片中心位置,然后分两步来进行:第1步,在激光入射面与偏振面正交条件下,按防护样品调节架上的刻度指示调整激光入射角度,每隔10°为一个测试点,每点的测量读数不少于6次,取算术平均值为该点的测试结果,测量获得防护样品在不同角度激光照射条件下的光密度值;第2步,在激光入射面与偏振面平行条件下,按上述相同测试方法、测试点位和入射角度,测量获得防护样品的光密度值,然后,将正交和平行两种偏振状态相应入射角度激光照射所测得的光密度值进行比较,得出相对偏差。
测量时,两种偏振状态之间的转换,只需将防护镜片偏转90°即可。
3.5 光密度非对称性测试
对同一付激光防护镜的左、右眼镜片,按光密度测试方法,分别测试两镜片的光密度值,激光照射光束垂直入射镜片中心位置,每组测量读数不少于6次,分别求出算术平均值,并将两镜片光密度值进行比较,计算得出相对偏差。
标准要求,激光防护镜左右眼镜片中心位置光密度的相对偏差不超过3.0%。
3.6 损伤阈值测试
损伤阈值是使激光防护镜片出现损伤的最小激光辐照量或辐照度。采用分束实时监测方法,通过调整激光源电压或衰减器的衰减比,改变激光照射能量或功率,用单脉冲或脉冲列激光照射防护镜片,观察照后镜片的损伤情况,记录样品损伤时的激光能量或功率值及光束直径,确定镜片表面出现刚可见损伤时的激光辐照量(辐照度)。
4 自动检定装置分系统设计及性能参数
为保证检定装置的可靠性、稳定性和测量准确性,在研制过程中,对检定装置各分系统和相关性能参数进行专门设计研究,主要包括:激光照射源、激光能量/功率计、检定装置测控软件。
4.1 激光照射源
本课题所研制的倍频Nd:YAG脉冲激光器是防护镜检定装置中的重要器件,可发射基频1 064 nm和倍频532 nm波长脉冲激光,输出激光能量分别大于180和80 m J,脉冲宽度为10 ns,主机内置1 064 nm和532 nm电动波长转换器,可实现外控单通道激光输出,采用KD*P调Q晶体和KTP倍频晶体。外设激光电源采用智能LED数字显示,配置电压调节旋钮,可根据需要调节设定工作电压、调Q高压和延时,附设外时统接口的重复频率分别为1、5、10、20 Hz和手动单次触发,水冷系统水箱容量为20 L,水泵最大流量为30 L/min,最高扬程为2.8 m。该激光器件结构紧凑,稳定性好,性能可靠,光束质量优良,作为激光照射光源,可以满足防护镜检定需要。
4.2 激光能量功率计
为满足防护镜性能测试和微能量宽量程激光测量要求,该检定装置分为直测和监测双光路测量系统,采用2套具有不同量程的测量仪器进行同步测量。本课题设计和研制的2台宽量程激光能量/功率计分别用于直测和监测激光能量,适用波长范围为0.4~1.1μm(在1 064 nm和532 nm校准),测量能量范围为10 n J~0.3 J,防护镜光密度测量范围为0.1~8.0;显示仪表采用单片机控制,RS232接口,图形LCD显示;矩阵键盘作为输入输出接口,具备100个测量数据存储空间,具有测量数据统计和回显功能,支持单脉冲至50 Hz重频脉冲激光能量和连续激光功率测量,提供重频输出激光的脉冲重复率和脉冲间隔测量,配置系列化宽量程激光能量功率探测器,有效口径为20 mm,适用最大脉冲宽度为150μs,最高脉冲重复率为50 Hz,最大可承受峰值功率密度为100MW/cm2,量值溯源到中国计量科学研究院。经检定测试,该仪器的3个探测器的面响应不均匀性分别为±0.49%、±0.81%及±0.57%,响应时间常数为2.25 ms,不确定度为2%。该仪器具有灵敏度高、响应速度快、测量范围宽、轻巧便携、用户接口良好等特点。
4.3 检定装置测控软件
激光防护镜检定装置计算机测控软件基于Windows操作平台,用Visual C++开发而成,通过RS232串行接口,与激光能量功率计相连,自动传输和处理采样数据,完成激光防护镜防护性能参数的自动检定测试。该软件提供了友好图形界面,简化了测量操作和计算过程,减少了人为因素对测量的影响。测试系统软件图形用户主界面如图2所示,参数设置如图3所示。
5 激光防护镜防护性能评价测试技术
激光防护镜的评价测试涉及到多项防护性能指标,测量范围宽,准确度要求高,而且,防护镜的防护机理各不相同,需要根据不同激光防护镜的类型、性能特点、使用要求和影响防护效果的各种物理因子而采用相应的测量方法。其中,对不同波长、不同材料、不同介质、液体或固体、静态或动态防护镜光密度测量,特别是对微能量非线性防护材料、热致相变防护材料、利用光电或光化学效应的组合式防护器材、非线性光学聚合物制作的光学开关或限光器的测量是其主要的技术难点。解决途径主要通过双光路分束实时监测,根据材料特性和技术要求,合理配置不同量程的激光测量仪器和探测器,以及激光衰减器、窄带滤光器、不同倍率标准衰减片等,并在必要时配置和设立电磁场、温度场、动力学装置等辅助测量设备和特定测试环境及条件,选择和调整合适的激光照射能量及辐照量(辐照度),并根据需要进行不同测量位置、不同方位角的多维光密度测量,以实现不同类型激光防护镜和防护材料的准确测量与客观评价。
6 激光脉冲宽度测量
Nd:YAG激光器作为检定装置的照射光源,其激光脉冲宽度的测量是以示波器所记录和显示的波形,取其1/2峰值处两点间的时间间隔为激光的脉冲宽度。该激光器所发射激光脉冲宽度为10 ns左右,脉冲宽度测试曲线如图4。
限于篇幅,该检定装置测量不确定度分析评定和激光防护镜主要防护性能参数测试另见本刊“激光防护镜自动检定装置测量不确定度评定”一文(待刊发),经不确定度分析评定,该检定装置的扩展不确定度U=5%(k=2)。
7 结语
设计和研制了由激光照射源、激光能量/功率计、光学和机械调整装置、计算机测控数据自动采集处理、打印扫描输出等5个系统组成的激光防护镜自动检定装置,并研究建立了相应的防护性能测试方法、主要参数测量模块以及相关技术。
用该检定装置,可进行激光防护镜多项防护性能参数的测试、记录、保存和打印输出,并实现了计算机测控和数据采集处理自动化。
该检定装置的输出激光波长为1 064 nm和532 nm,波长响应范围为0.4~1.1μm,测量能量范围为10-8~0.3 J,光密度测量范围为0.1~8.0,稳定度为0.21%;扩展不确定度为5%(k=2)。
该检定装置性能稳定可靠,研究结果优于设计指标,并符合国家相关标准要求。
摘要：目的:以激光辐射防护、医学计量和光电子技术为基础,研制激光防护镜自动检定装置,主要用于激光防护镜检定和各类激光防护器材防护性能测试评价。方法:对检定装置的激光照射源、激光测量仪器、计算机测控软件和辅助设备光机组件进行专门设计研究,建立了激光防护镜自动检定装置和防护镜防护性能评价测试方法及相关技术,利用该检定装置和特有测试记录方法,可进行测量数据的自动采集、处理、记录、保存和打印输出,实现激光防护镜多项防护性能参数的自动检测。结果:检定装置的输出激光波长为1064nm和532nm,波长响应范围为0.41.1μm,测量能量范围为10-8～0.3J,光密度测量范围为0.18.0,稳定度为0.21%,扩展不确定度为5%(k=2)。结论:该检定装置性能稳定可靠,研究结果优于设计指标,并符合国家相关标准要求。
自动检定技术 篇7
1 全自动压力检测
全自动检验系统具有下列辅助功能:如发送标准电流电压信号, 测试DCS的通道, 检定气动基地式装置 (如:P/P、E/P、I/P、气动调节器、气动阀门) 等, 还能向现场仪表提供工作电源等运作。
1.1 适用范围
在压力检定中全自动压力检定仪适用的范围很广, 可以用于精密压力表、普通压力表、压送变器和压力传感器等压力计量器具的检定工作。
检定的精确度公式是±0.05%;工作的温度为 (20±5) ℃, 相对湿度为 (20-70) ℃;测量范围是 (0-60) MPA
1.2 接口对接
全自动压力检定可以与与第三方的计量管理系统采用EXEL或WORD的方式进行接口。
1.3 现场管理的参数
1) 管理现场仪表参数:现场仪表的出厂编号、型号、制造商、输入类型和范围、输出类型和范围、逻辑开关的设定值、变送器检定点的理想输入输出关系、供电电源和准确度等。
2) 管理过程测点参数:测点编号、计量编号、确认间隔、测点位置、管理部门、管理班组、图纸编号 (仪表电气图和过程PID图) 、测量范围、额定参数、过程位置、控制位置、检定指导和其它用户规定的参数。
2 检定技术组成
2.1 全自动检定
全自动压力检定技术是利用数字和图像进行识别的技术、精确的压力控制技术和机械电子技术, 是压力仪器检定实现了全过程自动化的构想。在利用图像和数字技术代替人工读数的同时, 如何自动快速的识别压力仪器的指示与刻度, 完美的减少人为误差等, 配合高精度的压力模式传感器检测技术把压力信号转换电信号输出, 同时按照国家检定规程规定的压力检定点, 利用检测设备连接和和计算机技术经行逐点检测, 并对所得数据进行数据处理, 得出检定结论来完成自动检测、自动记录、自动打印等功能, 可以来保证整个全自动压力检定仪的检定过程实现全自动化。
2.2 检定系统的组成
全自动压力检定仪是由压力测量控制系统, 利用数据信号来传输系统和摄像系统, 电控模拟人工轻敲系统以及计算机打印系统等关键部分组成的。
硬件设备有:1) 计算机, 台式计算机或笔记本电脑。2) 校验仪, 根据需要, 可选配以下一种或多种校验仪:u全自动压力校验台;u精密压力校验仪;u多功能校验仪。3) 配件:u回路电源;u压力配管
软件配置有:u操作系统:Windows 98/2000/NT/XP。u数据库维护软件:建立、修改数据库。u通迅软件:与APLS全自动校验台、BETA950型校验仪建立通迅, 实行自动检定。检定报告打印软件:把检定结果以用户要求的格式打印出。
2.3 全自动压力检定系统的数据库结构
全自动压力检定仪的检测方法有两个1) 检定室自动检定过程: (1) 由技术员预先建好数据库, 把检定计划、过程测点和现场仪表有关的内容输入计算机。 (2) 在检定时, 计算机与全自动压力校验台直接连接, 构成了全自动的压力检定系统。如果采用全自动校验台, 则只要在“开始检定”按钮上用鼠标轻轻一点, 就能自动完成加压、稳压、记录数据、分析误差等所有工作。 (3) 仪表检定好后, 数据处理工作也同步完成, 立即可以打印检定报告和检定证书。2) 现场自动检定过程: (1) 由技术员预先建好数据库, 把检定计划、过程测点和现场仪表有关的内容输入计算机。 (2) 在对某仪表检定之前, 由检定人员把某仪表的相关参数 (主要是检定点) 下载到所需的全自动加压检定台或校验仪里。 (3) 检定人员带着已下载数据的全自动加压检定台或校验仪到现场, 对现场仪表 (变送器或逻辑开关或指示表) 进行检定。在检定时, 检定人员只需进行简单的操作, 就可完成工作, 检定结果自动记录在检定台中。 (4) 检定人员把检定结果从校验台或BETA950校验仪上载到计算机的历史数据库里, 打印出检定报告, 检定工作即告结束。
2.4 自动检定热工仪表
1) 全自动检定压力变送器和开关;2) 全自动检定热电偶、热电阻温度变送器和开关;3) 校验直流信号和频率、转速信号;4) 校验现场指示表。
2.5 自动管理检定结果
全自动压力检测的检定结果:调前测试结果、调后测试结果、最大误差、检定日期和时间、数据输入方式 (通迅或手动) 、校验仪型号、操作人员、检定次数和检定方式 (没有调整一次通过或经调整通过或经更换通过) 等。检定结果可以按设备、按测点、管理班组、周检通知单或按检定时间进行检索。
结语
本文介绍了在实际检定过程中全自动压力检定技术的一些技术优势, 并用现实的案例对全自动压力检定技术的使用方面为大家做了详细的讲解, 分析全自动压力检定技术在使用的过程中与非自动压力检定技术的实际差异, 希望可以让大家感受到全自动压力检定相关技术的魅力, 让更多人了解和掌握全自动压力检定技术。
参考文献
[1]范华实.SKY-01型数控全自动压力校验系统[J].陕西电力, 2009 (06) .
自动检定技术 篇8
我国目前铁路罐车超过12万辆, 约占铁路货车总数的15%, 是我国石油、化工产品、植物油等关系国计民生的大宗散装液体货物的主要运输工具, 也是国家强制检定的容量计量器具;罐式集装箱是日益增多的适合铁路、公路、水路联运的新兴运输设备。铁路罐车和罐式集装箱 (简称罐车 (箱) ) 在空罐时经过容积检定, 得出容积表——罐体的不同高度和相应容积的数据表, 装载后根据容积表、液位、温度、密度等参数对装载货物量进行计算, 这种方式既是石油等散装大宗货物贸易结算的依据, 也是铁路运输部门制定安全装载量的依据。
随着铁路建设、装备及国家物流产业的发展, 铁路货运提速、重载并举, 罐车 (箱) 制造技术有了较大发展。筒体为锥体和锥筒型的罐车已成为罐车发展的主要方向;罐式集装箱除圆筒形状外还有弧板式等复杂几何形状的箱体。罐车 (箱) 容积检定目前在国内外都主要采用几何测量法和容量比较法。几何测量法是采用钢卷尺等计量器具通过测量容器的有关几何特征值, 经计算得出其容积表的方法, 一般用于常规检定;容量比较法是用高一级标准量器, 通过介质与被检容器进行直接比较, 经过温度修正求其标准温度下容积表的方法, 一般用于仲裁检定、科研和新产品容积认证, 容量比较法试验室见图1。几何测量法操作人员劳动强度大、人为因素对测量误差影响较大、罐内残余介质危害人身安全, 并随着货运重载的需求, 筒体结构为锥体和锥筒型的罐车成为主流, 采用几何测量法测量不规则或变形较大的容器时测量误差大, 成为其发展瓶颈;容量比较法准确度较高, 但测量时间较长, 且需要把被测容器调运到中国铁道科学研究院东郊分院的全国唯一铁路罐车容积量传实验室, 无法满足全国每年2万余辆罐车和日益增长的罐式集装箱的容积检定任务。
目前, 激光测量仪器用于容积计量领域的主要是全站仪。在国内, 全站仪是石油立式储罐和球形储罐的容积检定手段之一, 而罐车 (箱) 相对于石油立式储罐、球形储罐来说容积较小、型号多样、结构复杂, 理论和实验都证明全站仪不适用于罐车 (箱) 容积测量。
近年来, 德国、美国等发达国家尝试使用三维激光扫描仪来测量立式储罐的容积。由于同属容量计量领域, 三维激光扫描技术有用于罐车 (箱) 容积测量的可行性, 但三维激光扫描技术应用于罐车 (箱) 容积测量的难度要大于应用于立式储罐。首先, 立式储罐的容积远大于罐车 (箱) 的容积, 目前, 罐车容积最大不超过120 m3, 罐式集装箱容积一般不超过30 m3, 立式储罐最大容积可达20万m3, 在激光测距、测角具有相同误差而要使容积测量准确度不降低的情况下, 测量罐车 (箱) 容积的难度要远大于测量立式储罐的难度;其次, 罐车 (箱) 罐壁的材质、附件、颜色、光滑程度、干湿程度和罐内浮尘等情况比立式储罐复杂得多, 导致反射率的复杂性, 也给测量带来了较大难度。另外, 罐车 (箱) 测量时的扫描路径、数据建模及容积计算等都不同于立式储罐。
为满足贸易结算和铁路运输安全对罐体容积计量准确、智能、高效、安全、环保等方面的需要, 研究三维激光扫描精密测量技术及罐车 (箱) 自动检定系统 (简称系统) , 提出罐车 (箱) 容积三维激光扫描测量方法[1], 设计了罐车 (箱) 容积三维激光扫描自动检定系统, 对获取点云和处理点云技术进行研究, 通过与容量比较法、几何测量法等方法进行比较分析, 对测量不确定度、重复性进行了试验验证。
1 研究内容
三维激光扫描技术的容积测量在计量领域的研究应用尚处起步阶段, 对于容积相对较小的罐车 (箱) , 为保证容积测量准确度需要更高的激光扫描测距[2]、测角准确度;并且受型号繁多、罐体结构复杂、复杂罐壁情况和罐内浮尘等因素的影响, 对激光扫描的要求要高得多, 此前还没有使用三维激光扫描技术测量罐车 (箱) 容积的先例。
1.1 设计开发
首先, 提出罐车 (箱) 容积三维激光扫描测量系统设计, 即通过采用激光对罐车 (箱) 内壁进行三维扫描, 获得高密度、高准确度的罐壁三维坐标点集 (点云) , 通过将点云去杂、平滑、修补、精简后, 进行空间三角网格建模[3]、渲染, 并计算出罐体容积, 汇总输出为容积表。
系统包括从获取数据到处理数据及数据输出的全过程, 由机电控制模块、辅助安装模块、三维激光扫描模块和软件模块等功能模块组成, 系统框架见图2。其中, 辅助安装模块包括全封闭安全外壳装置和仪器悬挂装置, 解决了仪器便携操作、倒置应用、防尘、防水、防爆问题, 消除了作业人员遭受罐内含氧量不足, 有毒、有害、腐蚀介质对人身安全造成的危害。机电控制设备借助辅助安装机构进行三维激光扫描。
三维激光扫描模块采用激光测距技术和精密分度技术[4], 用激光作为光源进行高速电子测距, 基座中的电机带动主机在水平方向按照预定分度缓慢旋转, 棱镜在垂直方向按照预定分度高速旋转, 接收器接收由罐壁反射回来的激光, 实现三维全方位激光扫描[5]。扫描过程中, 根据罐车 (箱) 的型号和参数建立数学模型, 确定激光在罐内壁的扫描顺序和采样密度, 规划并设定激光扫描路径, 形成各种适用于不同型号罐体的标准化扫描路径。
扫描采用测距、测角相结合的方法, 在准确控制垂直和水平分度的同时测距[6], 对罐体进行三维激光扫描, 获得代表罐壁上海量测量点空间位置的极坐标参数, 即高密度、高准确度的罐内壁三维坐标点集 (点云) [7]。为了利用极坐标参数构建出完整的罐体三维空间轮廓及后续计算, 需要进行数据读取并将读取后的数据 (点云) 进行去杂、空间置平等处理[8], 然后将预处理好的数据进行空间三角网格建模并进行模型渲染[9,10], 罐体建模图见图3。同时按参照高度 (罐体竖直径方向) 进行切分, 分别计算出各个切分块的体积, 最后汇总输出为容积表, 点云数据处理软件界面见图4。
1.2 试验验证
综合考虑激光扫描的不同测距原理及罐体形状、材质、装载介质、锈蚀程度、干湿表面等不同因素对三维激光扫描的影响, 选取不同型号罐车 (箱) 开展容积测量试验 (见图5) 。
通过试验结果与准确度较高的容量比较法测量结果进行比较分析, 验证了三维激光扫描法的准确、可靠;重复性试验结果表明, 此方法的测量重复性较好, 将重复性数据用于测量不确定度评定, 测量结果的扩展不确定度为3×10-3, 修正因子k=2。抽调不同罐车 (箱) , 同时采用三维激光扫描法、容量比较法、几何测量法进行测量, 抽样结果表明三维激光扫描法准确度优于几何测量法。试验过程和结果还表明, 项目研究的三维激光扫描法自动化程度高、快速、便捷、安全、适应性较强, 减轻了人员劳动强度。
1.3 技术创新
(1) 通过三维激光扫描获取复杂罐体结构、罐壁情况的容器表面点云数据的技术, 首次实现了对罐车 (箱) 容积快速、准确的现场自动测量, 满足了罐车 (箱) 的检定需求, 保证铁路货物运输安全。
(2) 首次提出点云容积DTi计算方法, 在保证准确度的前提下显著减少计算过程、缩短计算时间, 并能降低对点云质量的要求, 从而降低对测量条件的要求。
(3) 本项目首次设计、开发了标准化的罐 (箱) 点云预处理流程, 实现简单、规范、快速的点云预处理操作。
(4) 研究仪器倒置入罐、倒置测量技术, 研发仪器倒置悬挂装置, 并采用点云定向技术, 操作人员不必进罐, 在罐外即可完成对罐体的扫描。
(5) 编写点云容积计算软件, 自动计算容积、输出容积表, 完成罐车 (箱) 检定。
(6) 研究激光扫描仪防尘、防水及防爆技术, 保证人机及工作现场安全。
2 推广应用及社会经济效益
自应用推广以来, 该研究成果极大促进了罐车 (箱) 等中大容器计量检定技术的发展;对国家铁路罐车容积计量站及各分站等国家法定计量检定机构的技术进步和铁路运输企业、铁路车辆制造 (维修) 企业、中石油和中石化等企业的经济效益起到了重大的推动作用。项目应用在保护生态环境和人民财产、防灾减灾方面发挥了重要作用。
该系统具有测量准确度高、快速、便捷、安全、自动化程度高、适应性较强的特点。研究成果的推广应用极大地减轻了人员劳动强度, 很好地解决了几何测量法存在的操作复杂、测量结果易受人为因素影响等问题。同时, 解决了在工作过程中作业人员及设备易遭受损害的问题。研究成果使得测量准确度大幅提高, 测量不确定度由4×10-3减小到3×10-3 (k=2) 。该项目已在国家铁路罐车容积计量站及各分站等全国范围内铁路罐车检定机构推广应用, 取得了较好的检定检测收益, 得到了用户的高度评价。
罐车 (箱) 的安全装载量为容积的83%~95%。铁路运输企业通过采用或间接应用项目成果, 解决了准确控制安全装载量的问题;通过点云掌握罐体形变情况, 用于罐体安全检测, 降低安全事故风险, 消除众多造成铁路沿线环境污染的隐患;缩短了车辆检定时间, 提高了车辆周转效率, 提升了罐车 (箱) 的运输能力;提高了全路罐车运输燃油的计量准确度, 对增加机务段经济效益具有重要作用。
项目成果为铁路车辆制造 (维修) 企业缩短新造及厂修罐车 (箱) 出厂时间, 为提高企业产能等方面打下良好基础[11]。而且, 铁路车辆制造 (维修) 企业可采用罐体点云数据进行工艺分析, 提高产品质量, 促进罐车 (箱) 设计与生产的技术进步。
通过该系统而获得的容积表和充装量, 以其准确度高、方便快捷等特点赢得了中石油、中石化等企业的一致认可并被推广应用。该测量结果为中石油、中石化等企业减少货物贸易结算的计量误差[12]、提高企业经济效益、提升企业形象作出了突出贡献。研究成果被中石油、中石化等企业应用推广的同时, 正逐步在民航、军队、物流等领域推广应用。
3 结束语
三维激光扫描精密测量技术及罐车 (箱) 自动检定系统实现了精密测量, 测量准确度高、重复性好, 测量扩展不确定度为3×10-3 (k=2) , 较现有规程要求有较大提高;具有快速、便捷、自动化的特点, 操作人员无需进罐, 减小人员劳动强度, 提高作业安全性;仪器安全性较好, 可实现多工况复杂环境现场测量。项目在贸易结算、铁路运输安全、国家能源战略储备及罐车 (箱) 等中大容量容器制造 (维修) 企业设计、工艺技术的进步方面将发挥重要作用, 具有广阔的应用前景和显著的社会经济效益。
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自动衡器的检定方法探析 篇9
1 衡器检定的重要性
衡器是一种特殊的器具, 我国对其管制较严格, 实行许可证准入制度。衡器从出厂开始就要接受检定, 而到了使用者手中后, 还要经过储存、运输、搬运、安装等各个流程。一系列的活动, 使衡器计量出现不准确, 有些器具没有投入使用, 便产生了损坏和零部件松动的情况。有些单位, 分发到使用人手中后, 器具得不到有效修正, 使用器具的人也不一定是专业人员, 有些微小的问题不能及时发现, 这会形成误差, 导致计量上的失误。所以说, 衡器在投入使用前, 一定要进行全面的检定, 要由专业技术人员现场进行检定, 以相关计量检定规程依据, 对比前后的差距, 如果发现问题, 需要及时解决, 当一切均检定完成后, 也就是说, 检定结果符合衡器计量性能和其他检定规程规定的要求后, 才能标注好计量器具检定周期时间, 这时, 就能安全的投入使用了。
现代技术的发展, 衡器制造品种越来越多, 不同的机型有不同的结构有原理, 这种差异化的器具, 需要用不同的检定方式, 那么, 当投入使用前制定检定周期时, 就要充分全面的考虑到这些影响因素, 检定周期受条件制约, 特别是衡器本身性能、使用环境、空气情况、准确度要求以及日常维护保养, 均影响着检定周期的设定。只有在保证衡器使用中超出允差后果应尽量缩小的原则下, 以检定周期适当长、年检费用经济合理作为标准, 从而才能科学、合理的确定符合器具本身性能的检定周期。
在我国衡器是属于强制检定范围内的, 因为这种特殊的计量器具起到的作用较大, 如果出现问题, 则影响较大, 我们在确定衡器检定周期的时候, 要遵循两方面的准则;一个是要保证衡器在检定有效期内, 计量效果精度要高, 具有良好的合格率;另一个是要以节约为主, 不能出现不必要的浪费, 减轻物力人力的投入量。如果说, 衡器检定周期设置不合理, 如果过长就会出现大量衡器在检定有效期内处于不合格状态, 如果太短, 还会导致不必要的人力、物力浪费, 影响衡器使用单位或用户的生产生活, 给用户增加了麻烦。
2 自动衡器检定方法
2.1 静态检定方法
非自动衡器检定方法较为成熟, 得到普遍推广和应用, 自动衡器的检定方法基本与非自动器具相同。一般情况下, 需要对衡器加入一定重量的砝码, 通过砝码对衡器承载器进行检定, 通过对衡器量值传递过程的速度与数值, 确定是否有效, 这种方式采用的标准器就是砝码, 国际通用的标准是M1级砝码, 也就是说, 利用毫中重量的砝码, 能够有效完成自动衡器静态检定, 保证满足其测量不确定度小于被检计量器具最大允许误差MPE的1/3标准规定。
2.2 动态检定方法
动态检定与静态检定正好相反, 也就是说, 当衡器进行工作时, 或者假设一种衡器模拟称重试验, 通过对这个过程的分析, 完成检定过程。动态检定不能把标准砝码加到实际操作的衡器上, 无法确定最后的数值, 得不到误差率, 所以说, 动态检定需要使用特殊的方式来进行检定, 得到的自动衡器动态误差结果才是最终结果。我们利用载荷评定的方式, 预期称量物料作为载荷标准。这种方法是把被检自动衡器已经完成的称量物料 (也就是载荷) , 拿下来, 分毫不差的再利用另一台器具进行衡量, 那么另一台器具应该是精度较高的器具, 这时会得到一组数值, 这组数值可以是约定值, 也可以是实际值, 通过在静态衡器上所显示出来的称量数据, 我们计算出二者的差, 静态衡器的示值是载荷的约定真值, 那么被检自动衡器的示值与静态衡器的示值之差形成的误差, 则表明被检定器具是否准确。
2.3 分离检定法
我们可以通过分离对衡器进行有效控制, 通过动态检定, 得到检定结果, 这种方式就是分离检定法。有些自动衡器在出厂时就高配有确定载荷约定真值的标识, 这种指示装置是专业设计的, 能够通过对比, 确定其是否计量准确。该装置能够完成静态控制衡器, 使衡器在使用中更加稳定, 这就是人们常说的集成控制衡器。集成控制衡器和被检自动衡器整合在一起, 形成一个密切关联、不可分割的整体。一般情况下, 秤量较小的自动衡器, 具有载荷轻、物料少、搬运易的特点, 对这种器具大多数做法则是采用分离检定法来进行检定。分离检定法作为一种检定方法, 在长期的实践中已经形成了一套完整的体系, 这种方法分为在线检定和离线检定两种, 在线检定主要是通过电子料斗秤控制衡器;离线检定则利用电子汽车衡或轨道衡等作为衡器控制。自动分检衡器对预装分立载荷或散状单一载荷进行动态称量, 并分类或检验。实施检定的时候, 要选择那些尺寸正好、质量可靠的载荷为模拟载荷。动态车辆衡是对行驶车辆的称量确定车辆总质量及轴载荷。可以选定一个数值, 这个数值可以是事前约定的真值, 汽车衡检定用的是下述集成检定法;动态轴重衡检定则使用分离检定。
2.4 集成检定法
利用集成控制衡器做好动态检定, 就是集成检定法。有一些秤量吨位超过常态的大型自动衡器, 需要使用这种方式, 这样的器具具有载荷重、物料多、搬运难的特点, 所以说, 这种方式更适合检定大型器具。定量自动衡器通过自动化的称量, 能把散状物料分装成不同的包装, 进行检定的时候, 可以把预先称量好的物料做标准, 可以通过静态称量法进行, 也可以使用分离检定法来完成, 同时, 集成检定法也较为适用。不能形成持续累计的自动衡器, 可以把一堆物料分散成不同的等分, 通过不断的载荷预定, 形成最后的总量之和。不论是分离检定法还是集成检定法, 都需要在操作时, 满足测量不确定度小于被检自动衡器允许误差1/3的规定, 走出这个规定, 则视为不合格。值得注意的是, 在检定过程中, 一定要保证路程、气候不影响结果, 同时有些物料需要严格保存, 不能出现路上丢失和破损情况, 否则就会影响到载荷质量。
3 加强衡器检定记录管理
检定记录记载着不同检定周期的数值与问题, 这项记录需要一直保存, 因为衡器原始凭证能够说明其自身周期内发生的情况, 是重要的技术参考资料, 没有这些数据, 则不能随便下定论, 更不能出具检定证书。衡器检定记录管理是一项严格的工作, 不仅代表着检定机构的业务管理能力, 更是检定机构形象有象征, 如果出现问题, 则影响到检定机构的信誉。通过需要设立专业人员和部门对检定记录进行严格管理, 不能出现破损的丢失, 确保法定效力的实现。器具检定证书副本要及时粘贴到记录本的空白区域, 能够与合格证书对应上, 便于查阅与了解器具信息。
4 结束语
综上所述, 衡器是当今商贸领域最重要的计量器具, 直接到交易的公平与公正, 特别是结算上的公平性, 我们只有不断强化业务能力与管理水平, 才能在衡器计量检定工作中, 维护好国家和消费者的合法权益。
参考文献
[1]郭树义, 高辉, 樊希平.衡器的检定标准器[J].企业标准化, 2007 (7) .