校准装置

校准装置（通用9篇）

校准装置 篇1

与温度有关的设备形形色色, 种类繁多, 如恒温恒湿箱、干燥箱、培养箱等, 这类常规仪器有各自相适应的标准文件, 日常的检测工作中是有章可循的。但是任然有大量的温度仪器没有适用的检定规程或校准规范, 如微量残碳测定器、自动混合料拌合机、自动混合料拌合机等, 这些仪器有计量需求, 却又没有相应的标准文件支持。针对此情况, 笔者根据多年计量此类设备的经验, 分析其工作原理, 总结出如下的解决办法。以供同行参考与交流。

一、概述

温度设定实验装置主要是指由加热或制冷器件、工作空间、工作介质、感温元器件、控温仪表等构成的以形成恒定温度的实验设备。装置通电后, 感温元器件将当前温度对应的电势 (或电阻) 信号传输给温控仪, 温控仪与设定温度值比较, 然后输出一个控制信号使加热或制冷器件开始工作, 使工作室内的工作介质 (空气、水或其它介质) 热量增加或热量降低, 最终稳定在预先设定的温度点上。由此使用者可获取所需的温度, 达到温度实验的目的。

二、校准条件

(一) 环境条件

1. 环境温度:15℃～35℃

相对湿度:不大于85%RH

2. 负载条件:

一般在空载条件下校准, 也可根据用户需要选择在用户负载条件下进行校准, 但应在校准报告中说明负载情况.

3. 其他条件:

设备周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在;应避免其他冷、热源影响。

(二) 标准器

1. 温度测量系统

温度测量系统由温度传感器 (通常用精密热电偶或铂热电阻) 和电测显示仪表组成。

三、校准项目和校准方法

(一) 校准项目

温度指示误差、温度稳定度。

校准项目也可根据校准时的实际情况或用户的要求做相应的调整。

(二) 校准方法

1. 温度校准点的选择

校准点可根据用户的实际需要适当选择校准温度点。

2. 温度测试点的数量及分布位

(1) 测试点分布要均匀, 位置要有代表性。一般布放1～3支传感器, 布放在有效工作空间内上、中、下三个水平层面的中心点处, 上层与工作室顶面的距离是工作室高度的1/10, 中层通过工作室几何中心点, 下层在工作室底面上方10mm处。也可根据客户要求或设备的工作空间形状布放在合适的位置。

(2) 若被校装置的工作空间大于0.5m3, 可适当增加传感器的数量, 使用5支传感器时, 可参考下图 (图1) 布点:

(3) 若被校装置工作空间不方便进行传感器布线, 可将测温传感器放置于被校设备预留的测试孔处, 并在原始记录上注明测温传感器的放置位置。

(4) 若以上两种情况均不可行, 可将测温传感器与被校装置的温度传感器放置于同一位置上, 并在原始记录上注明测温传感器的放置位置。

(三) 测量步骤

1. 按2.的方法, 安装温度传感器于被校装置上。

2. 一般在空载情况下校准, 若客户要求在负载情况下进行测量, 将负载均匀地放在工作空间内, 并在原始记录上注明负载情况。

3. 使实验设备升温 (或降温) 并进入控温状态。

4. 温度指示误差的测量:

设备进入控温状态后稳定30分钟 (稳定时间最长不超过2小时) 后, 以每2分钟测量全部测量点的温度值和设备指示温度值, 共15次。或者根据客户需要或装置的技术要求在指定的时间内以一定的时间间隔采集数据, 也可根据被校设备的稳定性和数据变化情况适当调整采集时间间隔及采集次数。应尽量采集稳定过程中有代表性的高点和低点。

5. 温度稳定度的测量:

温度稳定度的测量与温度指示误差测量同时进行.

(四) 数据处理与测量结果

1. 对所记录的全部测量数据进行整理, 根据校准项目的定义进行数据处理得出校准结果。

2. 参与计算校准结果的测量数据应先按校准装置的修正值进行修正。

3. 各校准项目计算方法及公式

(1) 温度指示误差:

温度指示误差是被校装置温度指示平均值与设备工作空间内各测试点所测得所有数据的平均值之差。

式中:M——设备工作室的测试点数;

Tij——设备工作室第j点第i次实测值, ℃;

Tj——设备指示温度值, ℃;

t——设备工作室全部测量点的温度平均值, ℃;

td——被测设备显示平均值, ℃;

∆TD——温度指示误差, ℃;

N——测量次数。

(2) 温度稳定度

温度稳定度指被校装置稳定后, 在指定时间t内, 中心点 (或特定点) 的温度传感器所测得的最大值与最小值之差。

∆Tis——温度稳定度, ℃;

Timax——中心点 (或特定点) 所测温度最大值, ℃;

Tmini——中心点 (或特定点) 所测温度最小值, ℃。

参考文献

[1]JJF1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》.

[2]GB/T5170.2-2008《电工电子产品环境试验设备检验方法—温度试验设备》.

[3]JJG874-2007《温度指示控制仪》.

校准装置 篇2

检定：查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。

校准：在规定条件下，为确定测量仪器（或测量系统）所指示的量值，或实物量具（或参考物质）所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作

检定与校准的相同之处

 都是计量器具的评定形式，是确保仪器示值正确的两种重要的方式。

 都属于计量范畴

检定与校准的不同之处

3.1 目的不同

 检定—对测量仪器进行强制性全面评定，评定计量器具是否符合规定要求，作出是

否合格的结论。

 是自上而下的量值传递过程。

 校准—对照计量标准，评定测量仪器示值的准确性，同时可将校准结果（修正值或

校准因子）用于测量过程中。

 是自下而上的量值溯源过程。

3.2 对象不同

 检定—我国计量法明确规定的强制检定的计量器具。

 《中华人民共和国计量法》第九条

 县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具，部门和

企业、事业单位使用的最高计量标准器具，以及用于贸易结算、安

全防护、医疗卫生、环境监测方面的列入强制检定目录的工作计量

器具，实行强制检定。未按照规定申请检定或者检定不合格的，不

得使用。

 校准—强制性检定之外的计量器具。

3.3 性质不同

 检定—为强制性的执法行为，属于法制计量管理的范畴。

 校准—非强制性，为组织自愿的溯源行为。

3.4 依据不同

 检定—国家计量检定规程（JJG）（规定：计量特性、检定条件、检定项目、检定方

法、检定结果的处理、检定周期），为法定技术文件。

 校准

 国家计量技术规范（JJF）（规定：计量特性、校准条件、校准项目、校准

方法、校准结果处理、建议复校时间间隔）

 组织根据实际需要自行制定的校准规范。

3.5 方式不同

 检定—有资质的计量部门或法定授权单位进行。

 校准—外校、自校或两者结合3.6 周期不同

 检定—按国家计量检定规程规定进行。

 校准—可根据使用计量器具使用的频次或风险程度确定校准的周期。可定期校准、不定期校准或在使用前校准。

3.7 内容不同

 检定—按国家计量检定规程，对计量器具全面评定。

 校准—项目少于检定，主要针对计量器具的示值误差，一般仅涉及定量试验。

3.8 结论不同

 检定：做出结果判定

 合格—《检定证书》

 不合格—不合格通知书

 校准：不做结果判定

 《校准证书》或《校准报告》。

3.9法律效力不同

 检定—具法律效力

 校准—不具法律效力

4计量器具的检定与校准工作思路

 国家强制检定目录：送检

 玻璃量器：获得计量标准考核证书，自建标。

 国家强制检定目录外，有国家计量检定规程（JJG）：送检

 国家强制检定目录外，有国家计量校准规范（JJF）：外校

 国家计量检定规程（JJG）与国家计量校准规范（JJF）均不包含：自校

 注意：送检或外校时应与检定或校准机构充分沟通，使检定

结果满足检验检测工作的需要。

关于校验

JJG1001和ISO等国际标准中均没有“校验”这一术语的定义，但由于检定和校准均有局限性，在它们之外，国内外实际上都存在“校验”这种方式，“校验”一词已被广泛应用。国内在JJG1021—1990《产品质量检验机构计量认证技术考核规范》及其它一些文件资料中规定：在没有检定规程时，应由企业编写校验方法进行校验。

流量校准装置的研究及应用 篇3

关键词：流量校准装置,流量计,校准

随着油田深度开发, 注水井的流量测试及调控已经成为精细注水的重点工作, 流量计的精准性和有效性也成为井下注水的重要指标。随着注水井的流量测试、水量调试等工作任务的逐步增多, 如何加快流量测试仪的流转, 提高使用效率, 发挥最大效益, 同时降低高额的外送标定费用和缩短标定所占时间, 提高分层水量调试进度和节约成本已成为测试公司亟待解决的问题, 为此决定研制井下注水流量计校验装备。

1 流量校准装置结构

流量校准装置由4根模拟油套管、浮子式流量计、蓄水罐、稳压灌、离芯泵、液压泵、液压系统、堵头等组成。

2 流量校准装置工作原理

由于水井井下测试流量计检验过程复杂, 同时受检验设备昂贵、安装环境要求高等因素的制约, 采用对比校验法对其校验。工作原理如下:

利用65、80、124.26、159.42mm四种不同规格的管子模拟井下油、套管。

校准时, 将模拟油 (套) 管水平放置, 装入需要标定的流量计, 然后利用液压系统将模拟管道摆放至垂直位置, 标定仪器垂直悬空于模拟管道内。利用水泵将储水罐中的水通过正反两种方式注入到模拟管道中。注入的水流通过前置的浮子流量计 (检定合格且精度高于被标定的流量计) 进行控制。最终被标流量计的实测流量和浮子流量计对比得出校准结果。

3 试验及应用

为了验证流量计校准装置的准确性、实用性, 对该装置进行了大量的校准及比对工作。

3.1 浮子流量计校准试验

用计量中心水表标定装置 (0.2级) 作为标准, 对流量计校准装置 (0.5级) 进行校准试验。在400m3/d范围内选择1、5、10、50m3/d等12个流量点进行校准, 每个点经过3min的稳定注水, 流量计校准装置的浮子流量计采样结果见表1。

根据表1分析, 流量计校准装置经过组装后对浮子式流量计的精度没有影响, 流量计校准装置达到0.5级的基本技术指标, 符合行业标准SY/T 6675-2007《井下流量计校准办法》[1]要求。

3.2 存储式涡轮流量计校准试验

用计量中心水表标定装置作为标准, 对准确度为2级的存储式涡轮流量计进行校准。用流量校准装置的浮子流量计作为标准, 对同一个存储式涡轮流量计进行校准[2,3,4,5]。在200m3/d范围内选择1、5、10、50m3/d等8个流量点进行实测对比, 每个点经过3min的稳定注水, 存储式涡轮流量计实际采样结果见表2、表3。

根据表4分析:准确度为2级的涡轮流量计, 在流量计校准装置中校准结果满足流量计自身准确度要求, 与水表标定装置中进行的校准结果相符, 证明该流量计校准装置能够满足准确度为2级的流量计校准工作。符合SY/T 6675-2007《井下流量计校准办法》的要求。

3.3 超声流量计校准试验

用计量中心水表标定装置作标准, 对准确度为1级的超声流量计进行校准。同样的方法, 用流量校准装置作标准, 对同一支超声流量计进行校准。在200 m3/d内选择1、5、10、50 m3/d等8个流量点进行校准, 每个点经过3min的稳定注水, 超声流量计实际采样结果见表5、表6。

根据表7分析:准确度为1级的超声流量计, 在流量计校准装置中校准结果满足流量计自身准确度要求, 和水表标定装置中进行的校准结果相符, 证明该流量计校准装置能够满足准确度为1级流量计校准工作。符合SY/T 6675-2007《井下流量计校准办法》的要求。

4 技术特点

4.1 成本低

根据各类设备及材料的采购费用统计, 该项目的研制共计花费10.5万元 (4根模拟管子3万元, 液压泵0.7万元, 离心泵0.5万元, 液压缸1.2万元, 操作平台0.5万元, 浮子流量计0.2万元, 储水罐2.2万元, 稳压灌2万元, 增压泵0.2万元) 。根据市场调研目前一台相同功能的校准装置市场价在120万元左右。

4.2 操作简单

1) 流量校准装置设计有液压系统, 因此简单方便的实现了模拟管线在90°内的调整。

2) 可模拟注水井的正反注方式。利用供水和回水管线的调换简单方便的实现了注水方向的转换。

3) 用高精度浮子流量计和被校准流量计串接, 简单方便实现了流量计的对比校验。

4) 系统有增压泵, 稳压灌有电加热功能, 能实现0~10MPa的憋压, 0~100℃加温。更好地模拟了注水井井下环境。

4.3 应用范围广

流量计标定装置设计有4种规格的油套管, 因此可以实现多种规格的流量计校准。

5 结论

5.1 成本低, 效益突出

按照相同功能的流量计校准设备120万的市场价, 该设备节约购置成本100万元以上。每年完成的校准工作量:存储式涡轮流量计40支, 直读式涡轮流量计15支, 超声流量计15支, 电磁流量计5支。根据流量计标定价格计算, 该装备的成功研制每年节约近14万的流量标定费用。

5.2 因地制宜, 实现就地校准

该项目的成功研制, 解决了流量计的校准问题, 为流量计的校准工作提供了设备储备。由于该设备置于油田腹地, 能够更好地完成各类流量计的校准工作, 减少流量计的校准周期, 提高流量计的运转速度和测试精度, 以及录取资料的准确性。

5.3 为后期技术储备奠定基础

目前该装置的工作介质是水, 但是该设备在连接和承压方面满足其他介质储备及增压条件, 因此为其他设备的校准提供了设备储备。

流量计校准装置, 能实现0~10MPa的憋压, 0~100℃加温的特点, 在后期还开展了井下工具下井前的试压工作, 对多种分注井井下工作筒、验封压力计、验封密封段等进行下井前的试压、验封试验等工作。提高了各类分注井测调成功率, 减少了分注井测调工作的繁琐性和重复性, 降低了测试风险和成本。

参考文献

[1]国家发展和改革委员会.井下流量计校准办法:SY/T6675-2007[S].北京:石油工业出版社, 2007.

[2]国家质量监督检验检疫总局.浮子流量计检定规程:JJG257-2007[S].北京:中国计量出版社, 2007.

[3]国家质量监督检验检疫总局.超声流量计检定规程:JJG1030-2007[S].北京:中国计量出版社, 2007.

[4]国家质量监督检验检疫总局.电磁流量计检定规程:JJG1033-2007[S].北京:中国计量出版社, 2007.

岗位规范光学校准(检定) 篇4

本规范规定了岗位职责和岗位标准。

本规范适用于岗位的初级、中级、高级职务人员。引用标准

Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想和职业道德通用标准、国防计量检定人员管理办法。岗位职责（概括和列举该岗位的工作职责）

校准（检定）、检测人员必须接受培训，持证上岗，其职责是：

3.1 执行国家和国防有关计量法令、法规以及国际单位、国家法定计量单位制；

3.2 熟悉掌握本专业范围内的工作，对出具的校准（检定）测试数据负全责；

3.3 负责本专业测量设备的使用、维护和保养，并按要求按时溯源，发现量值不准确，测量设备不稳定等问题及时向专业室负责人汇报，同时查找原因，采取相应措施；

3.4 掌握本专业测量设备的工作原理、操作程序并正确使用，按时完成校准（检定）、检测任务，并参与所辖各光学计量技术机构业务指导工作；

3.5 参与编写本专业的检定规程和校准规范、测试方法等；

3.6 参与对新购置的计量器具进行验收，并负责编写验收报告，建立技术档案和编写使用操作规范；岗位标准

4.1政治思想与职业道德

执行Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想与职业道德通用规范。

4.2文化程度

4.2.1 具有中专（高中）以上或相当的文化程度。

4.2.2 经国家或国防考核机构考核合格，持有检定员证，方可承担考核项目的校准、检定、1

测试工作。

4.3专业理论知识

4.3.1初级职务

4.3.1.1 了解国家和国防有关计量法规、法令和计量单位制，了解计量基础知识。

4.3.1.2了解所从事校准、检定、测试项目的基础知识；

4.3.1.3了解所从事校准、检定、测试项目的依据文件（规程、方法、规范）；

4.3.2中级职务

4.3.2.1掌握国家和国防有关法规、法令和计量单位制。

4.3.2.2 具有计量测试技术理论、测试方法等基础知识；

4.3.2.3具有所从事校准、检定、测试项目的专业知识；

4.3.2.4熟悉所从事校准、检定、测试项目的国内外先进测试方法、现状及发展趋势。

4.3.2.5掌握一门外语，并能熟练地查阅本专业文献资料。

4.3.3高级职务

4.3.3.1 精通国家和国防有关法规、法令和计量单位制。

4.3.3.2 精通本专业计量测试理论、方法等方面的基础知识；

4.3.3.3 精通并熟练掌握计量标准、校准装置、检测设备研制过程所需要基本知识；

4.3.3.4 掌握本专业国内外现状和发展趋势；

4.3.3.5 掌握一门外语，并能熟练地查阅和翻译专业文献资料。

4.4实际工作能力

4.4.1初级职务

4.4.1.1 能完成本人承担的光学计量校准、检定、测试任务；

4.4.1.2 能解决标准装置、校准仪器等在使用过程中出现的一般技术问题；

4.4.1.3 能制定阶段工作计划和阶段技术总结；

4.4.1.4 了解本专业有关的新技术和新方法。

4.4.2中级职务

4.4.2.1 能完成本人承担的光学计量校准、检定、测试任务；

4.4.2.2 能提出本专业研究课题，提出论证方案；

4.4.2.3 能处理检定测试过程中出现的主要技术问题；

4.4.2.4 能制定阶段工作计划和完成阶段技术总结；

4.4.2.5 熟悉本专业有关的新技术和新方法；

4.4.2.6 能指导初级人员的工作和学习。

4.4.3高级职务

4.4.3.1 熟练地完成本人承担的检定、校准、检测任务；

4.4.3.2 能根据国内外现状和发展趋势，提出新的研究课题，完成技术方案和实施方案论证，并组织实施；

4.4.3.3 能处理和解决光学计量标准、标准装置和测试设备在使用过程中出现的技术关键；

4.4.3.4 能制定项目研制计划和进行工作总结；

4.4.3.5 能指导初、中级职务人员的工作和学习；

4.4.3.6 能掌握本专业新技术的发展趋势，开展新方法的研究；

4.4.3.7 能撰写高水平的技术总结报告和科技论文。

4.5 工作经历

4.6 身体条件

身体键康

附加说明：

本规范由人事劳资教育处提出；

本规范由人事劳资教育处归口；

本规范起草单位：第八研究室

本规范主要起草人：×××、×××；

红外二氧化碳检测仪校准装置研究 篇5

当红外光通过待测气体时这些气体分子对特定波长的红外光有吸收作用, 其吸收关系服从朗伯-比耳 (Lambert-Beer) 吸收定律[1]。设入射光是平行光, 其强度为E0, 透过光的强度为E, 气体介质的厚度为l, 气体的摩尔浓度为C, 根据朗伯一比尔吸收定律:

式中K为气体吸收系数。

红外光束通过气体层后被吸收的强度△E则为

(2) 式表明, 对于某一气体而言, 当选定气体层厚度l之后, 其吸收的红外光强度△E与气体的浓度C有单值对应的指数关系。

红外光源发射出1~20微米的红外光, 通过一定长度气室, 经气室中气体的吸收后, 再经过一个4.26微米波长的窄带滤光片后, 由红外传感器检测透过的4.26微米波长红外光的强度, 从而可以分析二氧化碳气体的浓度。

2 校准装置设计

2.1 校准用设备

a) 气体标准物质

采用中国计量科学研究院提供的二氧化碳标准气体, 不确定度2%, k=2。

b) 零点校准气

采用纯度为99.999%的高纯氮气。

c) 干扰气

采用中国计量科学研究院提供的以氮气为平衡气含有5%甲烷和10%一氧化碳的混和气。

d) 流量计

测量范围0-1.5 L/m i n, 不确定度0.54%。

e) 电子秒表

测量范围10s~3600s, 精度0.5s/d。

2.2 校准方法

a) 最小检测浓度测定

在工作环境条件下, 开启二氧化碳检测仪, 待基线稳定后, 注入最小浓度的二氧化碳标准气, 记录其稳定示值。

b) 测量误差测定

在工作环境条件下, 开启二氧化碳检测仪, 待基线稳定后, 分别注入浓度为满量程20%、50%、80%的二氧化碳标准气, 或选择有代表性的其它浓度的二氧化碳标准气。每种浓度的标准气注入三次, 分别记录其稳定示值, 按式 (3) 计算其不同浓度测量值的示值误差。

式中:

A——示值误差;

Cm——检测仪读数的算术平均值;

Cs——标准气浓度值;

R——量程。

取示值误差中的最大值为测量误差。

c) 重复性测定

在工作环境条件下, 开启二氧化碳检测仪, 待基线稳定后, 注入浓度为10%的二氧化碳标准气。重复注样六次, 分别记录其稳定示值, 按式 (4) 计算重复性。

d) 响应时间测定

在工作环境条件下, 二氧化碳检测仪预热稳定后, 用零点校准气校准检测仪零点后, 向检测仪通入80%左右浓度的二氧化碳标准气, 读取稳定数值后撤去标准气, 使检测仪回零。再通入上述浓度的标准气, 同时用秒表记录从通入标准气瞬时起到检测仪显示第一次稳定示值的90%的时间。

3 校准装置不确定度分析

3.1 数学模型

根据JJG 635-1999《一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析仪》, 红外二氧化碳检测仪示值误差测量的数学模型为式 (3) 。

3.2 不确定度的来源和分析

根据不确定度[3]传递由 (3) 式得出:

a) 不确定度分量urel1的评定

在规程规定的校准环境条件下, 对编号为S L233的红外二氧化碳检测仪预热稳定, 用零点校准气和100%的二氧化碳标准气校准零点和示值后, 通入52.2%的二氧化碳标准气, 并记录通入后的实际读数。重复上述步骤10次, 得到一组测量数据。

b) 不确定度分量urel2的评定

二氧化碳标准气是国家二级标准物质, 由国家标物中心提供, 定值不确定度为2%, 包含因子k=2, 属正态分布, 其相对标准不确定度:

其自由度2v=50。

c) 不确定度分量urel3的评定

进样体积的不确定度主要由流量计引起的, 省计量院检定证书给出的流量计的不确定度为0.54%, 包含因子k=2, 属正态分布, 其相对标准不确定度:

其自由度3v=50。

3.3 不确定度的合成

a) 灵敏系数

分量Cm的灵敏系数:

分量Cs的灵敏系数:

b) 各标准不确定度汇总表

各标准不确定汇总。

c) 合成标准不确定度及其有效自由度

不确定度分量urel1、urel2、urel3互相独立, 所以, 合成标准不确定度:

有效自由度:

4 结论

红外二氧化碳检测仪校准装置的总不确定度为:U=2.2% (k=2) , 符合检定规程要求。该装置可以应用于开展红外二氧化碳检测仪的校准工作。

参考文献

[1]张永怀, 白鹏, 刘君华.红外气体分析器[J].分析仪器.2002. (3) :36-40.

[2]范巧成.计量基础知识.山东电力研究院.2002.

校准装置 篇6

电调腔体滤波器可以在较宽的频带范围内调节通带的中心频率, 同时具有较窄的通带宽度和较好的矩形系数, 因而在宽带通信系统中得到了广泛应用。电调滤波器通过高精度的步进电机驱动腔体内的调谐杆来回运动, 从而改变其中心频率, 因而在调试时需要逐个频点记录步进电机的转动步数。但采用这种方法, 滤波器的调试和维修工作量很大, 尤其是工作频带较宽时。因此, 有必要研制一种调节电调滤波器中心频率的辅助装置——校频单元。

1频率校准装置的设计

1.1设计模型

要调谐电调滤波器至某一中心频率, 首先要在滤波器的输入端输入该目标频率信号, 称这个信号为导频信号, 然后通过步进电机驱动滤波器的调谐杆往复运动, 改变滤波器的中心频率。当导频信号处于滤波器的通带时, 滤波器输出的导频信号功率达到最大, 在其他情况下, 导频信号频率处于滤波器的阻带或过渡带, 信号电平受到不同程度的抑制, 均无法达到最大值。因此, 只需在滤波器的输出端检测导频信号的功率大小, 当检测到导频信号功率达到最大值时, 对应的就是滤波器的通带。把通带对应的步进电机转动步数记录下来, 经过一定的运算, 即可得到滤波器中心频率调谐至导频频率时的步进电机转动步数, 据此实现滤波器的频率校准。这就是校频单元的基本设计原理。

由此可知, 校频单元应该由信号发生部分和小信号处理部分两大部分组成。信号发生部分位于电调滤波器的输入端, 其核心电路为频率综合器, 用来产生需要的导频信号。小信号处理部分位于电调滤波器的输出端, 其核心电路为对数检波器, 检波器的输出电压V与输入信号电平Pi成对数线性关系, 即

V=kPi+b。 (1)

式中, k, b为常数;Pi采用分贝形式表示。

为了不影响滤波器的正常使用并尽量降低对信道的影响, 信号发生部分和小信号处理部分均应通过耦合器与电调滤波器连接。但采用这种方式, 小信号处理部分入口处的信号电平会非常小, 无法直接进行检波。因此, 在其入口处应当由放大器首先对接收到的导频信号放大后再进行检波。为降低噪声功率对检波器的影响, 该放大器的噪声系数应尽量低。

当导频信号处于滤波器的阻带时, 大部分信号会被反射回去。为避免反射信号影响校频单元的正常工作, 应当在信号发生部分的输出端和小信号处理部分的输入端均放置隔离器, 以改善端口匹配情况, 吸收反射回来的导频信号。

综上所述, 可以得到校频单元的硬件设计模型如图1所示。

1.2理论分析

当步进电机驱动滤波器的调谐杆往复运动时, 其中心频率f连续变化, 对频率为f0的导频信号的插损L (f, f0) 也连续变化, 当导频信号落入滤波器的通频带时, 插损变为最小值Lmin, 如图2所示。

由图2可以看出, 当L (f, f0) =Lmin时, 滤波器的中心频率f∈[fmin, fmax]。其中,

式中, B0为滤波器的通带宽度。

当滤波器的中心频率变化范围较小, 例如不超过一个通频带时, 可以近似地认为其中心频率与步进电机的步数成线性关系。因此, 只需知道fmin、fmax对应的电机步数Mmin、Mmax, 就可以得到滤波器调谐至导频频率f0时, 步进电机需要转动的步数为:

M0= (Mmin+Mmax) /2。 (3)

设校频单元信号发生部分产生的导频信号功率为P0, 2个耦合器的耦合度分别为C1、C2, 小信号处理部分的放大器增益为G。则根据校频单元的设计模型, 在任一时刻检波器检测到的信号电平为:

Pi=P0-C1-L (f, fl0) -C2+G。 (4)

式中各量均为分贝形式表示。

式 (1) 和式 (4) 联立可知, 检波器的输出电压为:

V=-kL (f, f0) +k (P0-C1-C2+G) +b。 (5)

当L (f, f0) =Lmin时, 检波器的输出电压V 变为最大值Vmax (正斜率检波, k>0) 或最小值Vmin (负斜率检波, k<0) 。因此, 只需在滤波器调谐过程中将检波电压V通过A/D变换送给监控装置, 由监控对电压值进行分析, 找出令V取极值时步进电机对应的起始步数Mmin和终止步数Mmax, 就可以由式 (3) 得到导频频率对应的步进电机转动步数M0, 据此即可驱动步进电机, 将电调滤波器调谐到导频频率f0。

1.3设计方案

下面给出校频单元的一种具体设计方案。在该设计中, 电调滤波器调谐的频率范围为4.4～5 GHz, 2个耦合器的耦合度均为25 dB。在信号发生部分, 首先由监控控制PLL芯片Si4136生成2.2～2.5 GHz范围内的射频信号, 该信号经过倍频、放大、滤波后即可得到4.4～5 GHz范围内的导频信号, 最终输出的信号电平应在+8 dBm以上。在小信号处理部分, 先由放大器对接收信号放大后再进行检波, 检波器选用ADI公司的AD8318, 其检波形式为负斜率对数检波。它输出的直流检波电压信号经A/D变换后送给监控, 由监控分析得出检波电压取极小值时的步进电机转动范围, 据此即可将电调滤波器调谐至导频频率, 校频单元设计框图如图3所示。

2频率校准装置的实现

2.1具体实现方式和指标测试

最终得到的校频单元硬件由2块印制板构成, 分别为信号发生板和小信号处理板。2块印制板均置于屏蔽盒中, 通过射频同轴连接器与耦合器连接。

校频单元信号发生部分的关键指标为输出信号频率和电平, 小信号处理部分的关键指标为不同输入电平下的输出检波电压。对关键指标的测试结果如表1所示。其中, 小信号处理部分的测试频率为4.7 GHz, 在其他频率下的测试结果与此接近。

2.2结果分析

由表1可知, 在4.4～5 GHz的频率范围内, 信号发生部分输出的导频信号电平均在+8 dBm以上;在-65～-40 dBm的输入动态范围内, 小信号处理部分具有良好的对数检波特性。

根据式 (4) 并结合表1的测试结果可知, 在本设计中, 当滤波器的中心频率与导频频率一致时, 小信号处理部分得到的输入电平最大, 约为-40 dBm, 在其他情况下, 输入电平均小于-40 dBm。而根据表1的测试结果, 在-40 dBm以下25 dB的输入动态范围内, 小信号处理部分具有良好的对数检波特性, 其输出检波电压可以准确地反映滤波器插损的变化情况。因此, 监控就可以根据小信号处理部分输出的检波电压值, 对滤波器的调谐情况做出准确的判断, 从而驱动电调滤波器转向导频频率。

3结束语

通过实际测试, 利用校频单元调谐电调滤波器的中心频率时, 在4.4～5 GHz的频率范围内, 调谐后滤波器中心频率与导频频率的偏差均在±500 kHz以内, 其中80%以上的频点可以控制在±300 kHz以内。由此可知, 校频单元的设计结果符合要求。采用这种方式, 只需增加很少的硬件成本, 即可显著降低电调滤波器的调试、维护难度, 这就为电调滤波器的大批量生产创造了条件。目前, 校频单元已在实际中得到成功应用。

参考文献

[1]张厥盛.锁相技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 1994.

[2]王清芬.耦合系数法设计微波带通滤波器及CAD实现[J].无线电通信技术, 2008, 34 (1) :43-44.

[3]商丽娟.电调滤波器频率校准装置[P].中国:CN200720101496.7, 2008.

校准装置 篇7

血液净化装置把人体的血液引到体外, 通过一组体外循环装置, 清除血液中代谢产物、内源性抗体、异常血浆成分以及蓄积在体内的药物或毒物等有害物质。它是一种能部分代替肾脏功能, 清除血液中有害物质, 纠正体内电解质与维持酸碱平衡的体外血液透析治疗装置。

血液净化装置通过控制透析液的电导率、p H值、温度、压力、流量等主要计量参数来达到治疗目的, 这些计量参数的失准轻者达不到治疗目的而贻误病情, 重者会威胁患者的生命安全, 因此, 非常有必要对这些计量参数进行质量控制检测[1]。2010年, 根据总后卫生部的要求, 军队医疗机构率先开展了血液净化设备的质量控制工作, 出台了《血液透析装置检测技术规范》, 对血液净化设备进行定量分析, 使血液净化设备质控工作更加科学、规范、有效[1]。然而, 血液透析装置检测仪的溯源检测和校准, 尚无可直接引用的校准规范, 也缺乏对应的校准设备和检测方法, 为血液净化的质量控制留下了诸多隐患。因此, 开展血液透析装置检测仪温度校准方法研究, 可以弥补目前我国在血液净化设备技术检测工作上的不足, 对进一步保障医疗质量安全具有重要意义。

1 温度对透析效果的影响

透析液温度的设定直接影响透析患者的体温、血压、舒适度, 透析液温度保持恒定是维持体外透析的基本条件[2,3]。若实际透析液温度高于显示值, 则患者可能会有发高烧的症状, 如超过45℃, 将会引起患者的急性溶血;若实际温度低于显示值, 则可能会引起患者体温下降而产生寒战。透析液温度通过对机体温度的调节, 进而影响透析中的血液动力学, 因此对检测仪温度的校准非常有必要。

2 血液透析装置检测仪温度检测模块校准方法设计

2.1 被校仪器HDM99XP型血液净化装置检测仪

HDM99XP型血液净化装置检测仪提供了一个快速、可靠的多功能检测平台, 用于测量血液净化设备中透析液电导率、温度、压力、p H值、流量等指标[4]。HDM99XP型血液净化装置检测仪温度检测量程为0~100℃, 分辨率为0.01℃。在25~40℃范围内, 最大允许误差为±0.05℃;在其他温度范围, 最大允许误差为±0.07℃。

2.2 校准设备

选用原则校准时, 由标准器及配套设备引入的扩展不确定度U (k=2) 应小于被校准温度传感器允许误差绝对值的1/3。校准设备见表1。

2.3 校准环境条件

血液透析装置检测仪温度检测模块校准应在温度为15~35℃, 湿度小于80%的环境条件下进行。所有校准用标准器及其他设备工作的环境条件应符合相应规定。

2.4 校准方法

2.4.1 外观检查

检查血液透析装置检测仪外观, 应符合以下要求:铭牌标志清晰, 产品名称、规格型号、生产厂家、出厂编号等标志信息完整;检测仪表面洁净, 外壳无影响其正常工作或电气安全的机械损伤;面板文字和标志清晰可见, 控制和调节机构灵活可靠, 各种按键或调节旋钮完好;传感器封装良好, 无开裂、变形等现象。

2.4.2 检测仪温度示值误差校准

校准点应均匀分布在整个测量范围的整十点上, 但是根据血液透析治疗中透析液温度要求范围, 我们选取25.00、34.00、37.00、40.00、60.00、80.00℃共6个测量点进行校准, 覆盖整个血液透析机温度设定范围。

血液透析装置检测仪应连接温度测量模块, 开机后进入温度检测菜单, 在主菜单中点击“measure”进入测量菜单, 然后进入“temp.”测量界面, 预热15 min以上。对具有外部“调零”功能的检测仪, 可在预热后进行调整, 但在校准过程中不允许调整。

将血液透析装置检测仪温度检测传感器与水银温度计置于恒温槽内, 分别读取被校准数字温度计正、反行程的示值和标准温度计的数值, 并做好记录, 读数过程中要求槽温恒定或缓慢、均匀地变化, 读数时应迅速, 时间间隔要均匀。用标准水银温度计作标准器时, 应按规定的浸没方式垂直插入恒温槽中, 读数应采用读数装置, 并估读到最小分度值的1/10。读数从标准开始, 读至被校, 然后再从被校读至标准。

2.4.3 示值误差的计算

采用标准水银温度计作标准器时, 实际温度和示值误差应按公式 (1) 和 (2) 计算[5]:

式中, T为恒温槽实际温度, ℃;A为标准温度计示值, ℃;X为标准温度计在该检定点证书范围上的修正值, ℃。

式中, y为校准点的示值误差, ℃;t为被校准检测仪显示的温度示值, ℃。

2.4.4 校准周期

血液透析装置检测仪温度检测模块的校准周期, 应根据具体使用条件和时间来决定, 一般不超过1 a。如果使用过程中出现问题, 维修后应经过校准后方可投入临床质量控制检测。

2.5 校准实验结果及说明

本次实验在本所实验室现场进行, 所使用的主要计量标准器具为一等的标准水银温度计, 为了提高准确度、减小误差, 我们选择4支经过计量的标准水银温度计, 测量范围分别为0~25、25~50、50~75、75~100℃。标准器具见表2。

实验室环境条件应符合本校准方法要求。记录测量数据, 经过计算得出实验结果, 见表3。

℃

所校项目符合本方法所列的相应技术要求, 对80.00℃点测量结果的扩展不确定度:U=0.02℃ (k=2) 。

3 讨论

血液净化装置透析液温度要求在37~40℃为宜, 利用血液透析装置检测仪对血透机温度参数进行质量控制检测, 可有效保证血液净化治疗效果, 避免了寒战、血管收缩、血压升高、血流量减少等导致患者发生危险。实验表明, 依据本方法对血液透析装置检测仪温度检测系统进行校准, 可有效保证检测仪温度检测系统的准确性, 进一步提高血液透析质量控制效果。

参考文献

[1]王子洪, 唐伟, 杨常清.血液透析机计量校准检测技术研究与进展分析[J].医疗卫生装备, 2012, 33 (9) :81-83.

[2]帅万钧, 杨冬.血液净化设备质量控制检测技术[M].北京:中国质检出版社, 2011.

[3]胡良勇.血液净化装置主要计量参数对临床影响的探讨[J].中国测试, 2010, 36 (4) :41-43.

[4]何树成.血液透析机质量控制数据分析[J].医疗卫生装备, 2011, 32 (10) :119-120.

校准装置 篇8

1 校准原理

本设计中用到的校准方法有离散点的线性拟合和指数拟合,使用最小二乘法原理使线性拟合和指数拟合后的曲线与真实图像之间更加逼近,以满足工程需要。实际校准过程中,制作了并计量了代表12 种标准含水率值的绝缘棒,能准确测量这12 种含水率对应的电压值。根据这些典型的电压值,再通过曲线拟合出其它的含水率值。

2 硬件设计

含水率检测装置校准仪采用STM32F103RCT6 为核心芯片作为控制与数据处理中心。对接收到含水率的数据进行数据处理、校正,与此同时对数据进行显示、储存,以及利用键盘输入校准数据,将校准后的数据进行发射,完成整个校准工作,系统结构如图

1 系统组成方框图所示。

■ 2.1 主控单元

主控CPU采用的是STM32F103RCT6,最高72MHz工作频率,有64 个引脚,多达51 个快速I/O端口。并且有3 个SPI,2 个I2C,5 个USART以及SDIO,USB,CAN各一个的通信接口。STM32F103RCT6 的存储器系统由256K的程序存储器(ROM) 和48K的数据存储器(RAM)组成,它还有低功耗、实时性能好特点。

■ 2.2 红外传输摸块

该模块功能是将校准后的值用红外通信的方式传输给含水率检测装置。发射部分主要就是编码IC通过三极管进行放大调变,然后将此信号(脉冲波)经红外发射管(940nm波长)转变为光信号发射出去。接收部分采用的是性能可靠的一体化红外接收头HS0038,接收频率为38k Hz红外信号,同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL电平的编码信号,经单片机解码并执行去相关处理。

■2.3显示模块

显示模块同时可以对数据进行数字和图形显示,有利于使用者对数据进行分析、编辑和发射。显示屏选择itead arduino单片机2.4 寸液晶屏模块(可触屏的),兼容3.3/5V操作电平,自带micro SD卡接口,支持IO口或PMW来控制背光,控制芯片是ILI9341,分辨率能达到320*240。

■ 2.4 串口通信模块

模块采用典型的485 接口和232 接口设计,便于校准仪与计算机之间进行数据通信。

■ 2.5 储存模块

储存模块由TF卡模块和SD卡模块组成。其中TF卡是主要的数据储存卡,而SD卡的设计是为了方便数据可以在PC机上快速读取。在系统设计中加入了两个储存卡内的数据导入的功能,方便含水率检测上的TF卡里的数据可以倒入校准仪的SD卡上,方便在电脑上进行数据分析。

■ 2.6 按键模块

键盘模块的功能主要是开启校准方式,输入校准值。采用的芯片是CH450,利用该芯片对整个键盘进行扫描。其中该芯片在本系统中采用2 线串行接口实现对4*4 键盘的扫描。

■ 2.7 电源模块

电源模块采用电池供电, 使用A M S1117,IN4148 芯片进行降压, 稳压,得到电路使用到+5V,+3.3V电压。

3 软件设计

系统软件的主要功能是数据校准功能,将含水率检测装置的实测数据进行实时显示,然后通过计算得到校准值,再将校准值发送在含水率检测装置上,进行现场校准。除此之外还可实现数据转化功能,就是将含水率检测装置上TF卡里存储的数据转移到校准仪的SD卡里,当检测到TF卡时,则系统就会读取数据,并将数据进行显示。软件流程与图2 所示。

4 试验测试

经过试验测试,各个部分能够正常工作,上电后显示屏可以正常显示界面。显示截面图如图3 所示。启动红外传输功能后可以检测到红外模块能够正常发射数据信号。

5 结论

本文针对含水率检测的现场校准问题,提出了方案并进行了验证设计。基于STM32F103RC6T控制器,开发了各个硬件子模块及相关软件,实现了基于红外传输的无线校准功能,达到了设计目的,为校准仪的进一步实用化奠定了基础。

摘要：在油田生产中,要获得准确的原油含水率在线检测数据,现场的快速校准至关重要。本文根据原油含水率的检测原理及校准方法,设计了基于ARM的含水率检测装置校准仪。校准仪可以通过红外传输的方式对含水率检测装置进行现场快速校准。校准仪主要包括:基于STM32F103的主控模块,红外传输模块、存储及显示模块等。经测试,系统实现了校准功能,达到了设计目的。

校准装置 篇9

流量校准装置是环控试验室必不可少的工艺设备, 其主要作用有以下两个方面: (1) 环控系统试验中, 需要使用流量计进行气体流量测量。针对不同的试验流量计需要拆卸及重新安装, 其测量精度可能会发生变化, 需要通过流量校准装置来对流量计的测量误差进行判断, 以保证流量计的准确性; (2) 管路流量计加装时由于受限于直管段不足, 流量计读数往往不准确, 需要通过流量校准装置对加装流量计后的管路进行标定, 得出真实流量与流量计读数的关系, 作为试验时流量测量的依据。因此流量校准装置的稳定性关系到环控系统试验的流量测量准确性。

1 流量校准装置

环控试验室采用音速喷管为标准流量计的正压法空气流量校准装置 (图1) , 装置主要包括流量调节系统、喷嘴计量段总成及装置鉴定管线等。校准装置上游接试验室已有供气系统, 下游经过消音器排出室外。

本流量校准装置采用的音速喷管为文丘里喷嘴 (图2) , 该喷嘴按照一定的几何结构设计, 根据气体动力学原理, 当下游与上游压力之比达到临界压力比的条件时, 在喷嘴喉部形成临界流状态, 气流达到最大速度 (音速) 。流过喷嘴的气体质量流量也达到最大值qm。此时qm只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关, 而不受下游状态变化的影响。流经临界喷嘴的质量流量qm可按下式计算:

式中:qm———通过临界流喷嘴在实际条件下的质量流量;

A*———临界流喷嘴喉部的截面积;

C———临界流喷嘴的流出系数;

C*———实际气体的临界流函数;

P0———喷嘴前气体的绝对滞止压力;

T0———喷嘴前气体的绝对滞止温度;

RM———8.31441J/ (mol) 通用气体常数。

从上述公式可知, 影响喷嘴流量稳定性的有A*、C、C*、T0、P0等几个参数, 其中A*、C、C*为喷嘴固有参数不会影响流量稳定性, T0、P0为喷嘴前滞止温度和滞止压力, 由于上游供气为空压机气源系统, 上游温度为室外大气温度, 因此喷嘴前滞止温度基本不变;上游压力由于空压机的特性会存在一定的波动, 导致喷嘴前滞止压力也会存在一定波动, 从而会影响流量校准装置流量稳定性。综上所述, 要确保本套流量校准装置流量稳定性一定要保证上游供气压力稳定、波动小。

2 储气罐系统管路改造

2.1 储气罐系统

环控系统试验时为保证下游供气稳定, 在气源系统下游配置了储气罐系统 (图3) , 储气罐系统主要包括两个100立方米的罐体、连接上下游系统的管路、阀门、补偿管路等。由于环控系统试验时用气量较大, 为满足用气需求, 储气罐系统设计时采用管路将两个罐体并联进行供气, 两个储气罐进气口和出气口处都设置手动阀门, 试验用气量小时可以关闭一个罐体进出口的阀门, 只使用一个罐体进行供气, 以达到节能减排的目的。

2.2 储气罐系统管路改造

正压法流量校准装置对于上游供气压力的稳定性要求很高, 根据文献[3]中的描述, 为提供稳定的流场, 正压法音速喷嘴气体流量装置需设置稳压罐以稳定压力。目前储气罐系统是将两个储气罐并联进行供气, 储气罐主要是起到储气的作用, 并联储气罐出口汇流处由于两个罐体压力差异容易产生新的压力波动。此外, 气源系统提供的压力与流量校准装置上游所需压力相差过大, 压力调节难度大, 且调压活门下游容易产生较大的压力波动, 影响流量校准装置的流量稳定性。

根据流量校准装置的用气需求, 在原有储气罐管路规划的基础之上进行了管路改造, 改造结果如图4所示。当需要实现并联供气时关闭减压阀门, 打开手动阀门1、2、3、4就可以将两个储气罐并联在一起进行供气;当需要实现串联供气时, 打开手动阀门1、4及减压阀, 关闭手动阀门2、3, 上游气体首先通过阀门1流入储气罐1, 再通过减压阀减压后流入储气罐2, 最后通过手动阀门4流出至下游流量校准装置, 这样储气罐1主要起到储气作用, 而储气罐2则作为稳压罐主要起到稳压作用, 这样就可以保证储气罐出口压力稳定, 从而满足流量校准装置用气需求。

3 结语

流量校准装置在环控系统试验中是不可或缺的, 正压法音速喷嘴气体流量校准装置的稳定性主要取决于上游供气压力稳定与否, 为保证上游供气压力稳定, 对原有的储气罐系统管路进行了改造, 具有很强的实践操作指导意义。

参考文献

[1]郭爱华.标准表法气体流量标准装置[J].自动化仪表, 2009, 30 (8) :50-54.

[2]宋德星.临界流文丘里喷嘴测量不确定度分析[J].工业控制计算机, 2013 (12) .

[3]王池, 王自和, 张宝珠, 孙淮清.流量测量技术全书[M].北京:化学工业出版社, 2012.

[4]王东伟, 段慧明.p VTt法微小气体流量标准装置[J].现代计量测试, 2000 (3) :37-43.