摘要：針對可調(diào)K系數(shù)的電磁流量計的周期性校準工作,依據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG1033-2007《電磁流量計》的要求,研究了電磁流量計線性特征,引入系數(shù)修正因子θ,介紹了在不對流量計的線性度調(diào)整而僅對其斜率K進行調(diào)整的前提下,將流量計的最大誤差調(diào)整到當前線性最優(yōu)情況的一種快速有效的方法.
0引言
電磁流量計作為一種應(yīng)用電磁感應(yīng)定律的新型流量計,由于其各方面性能都比較均衡的特性,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為各行各業(yè)液體流量計量的主流流量計.上海市計量測試技術(shù)研究院,自建成擴展不確定度為U=0.05%(k=2)的靜態(tài)質(zhì)量法水流量標準裝置和U=0.20%(k=2)的標準表法水流量標準裝置后,每年均完成千余臺電磁流量計的檢定和校準工作.在實際工作中,絕大多數(shù)經(jīng)過-遍完整的示值誤差項目檢測過程之后被發(fā)現(xiàn)示值誤差超差的電磁流量計,通過分析觀測和計算得出其線性度并沒有超差,符合其銘牌的準確度等級的要求,僅僅是.流量計線性整體發(fā)生了偏移,通過調(diào)整表內(nèi)K系數(shù)的數(shù)值,可以將流量計調(diào)整至規(guī)定要求范圍內(nèi).本文通過研究電磁流量計的線性特征,通過理論推導,找到一.種快速將流量計調(diào)整至最優(yōu)的方法一修正因子θ法.
1電磁流量計的線性特征
隨機選取30臺0.5級量程比為1:10的電磁流量計進行示值誤差項目的校準,依據(jù)JJG1033--2007《電磁流量計》國家檢定規(guī)程",使用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標準裝置對每臺電磁流量計qmax、75%qmax、50%qmax、25%qmax和qmin流量點分別進行逐點每點三次的測試,測試完成后對每點的平均示值誤差進行計算.
經(jīng)過計算和統(tǒng)計,30臺電磁流量計中,示值誤差極值出現(xiàn)在qmax和qmin流量點的概率為60%計算30臺流量計的各流量點的平均示值誤差.得出的誤差數(shù)據(jù),如表1所示.
根據(jù)表1繪制流量計特征曲線,如圖1所示.
可以看出,這些電磁流量計的平均示值誤差的線性是基本平直的,并且其正誤差最大點和負誤差最大點分別出現(xiàn)在100%qmax和qmin上.由于這些流量計是隨機選取的電磁流量計,其線性特征也可以看作這類電磁流量計的線性特征.
2電磁流量計的校準
通過電磁流量計的線性特征分析,可采用以下簡便方法對電磁流量計的K系數(shù)進行調(diào)整,校準電磁流量計.
2.1電磁流量計的輸出流士tq,和儀表系數(shù)K之間的關(guān)系
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當電磁流量計內(nèi)的導電液體沿著測量軸向運動時,導電液體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,該感應(yīng)電動勢由兩個電極檢出,其數(shù)值大小與流速成正比,為
式中:
ε一感應(yīng)電動勢;
B一磁感應(yīng)強度;
v一導電液體平均流速
D一電極間距;
K一儀表系數(shù)
2.2引人被測電磁流量計的K系數(shù)修正因子θ
引入K系數(shù)的修正因子日,它與調(diào)整前后的K系數(shù)滿足關(guān)系
Kt=Koθ(4)
式中:
Kt一被測流量計調(diào)整后的K系數(shù);
K0一被測流量計調(diào)整前的K系數(shù);
θ一K系數(shù)修正因子
2.3電磁流量計的示值誤差
電磁流量計的示值誤差公式
2.4計算被測電磁流量計的K系數(shù)修正因子θ
被測流量計經(jīng)過qmax、75%max、50%qmax、25%qmax和min流量點的示值誤差檢測,找出所有流量點中示值誤差的最大值,記為Emax0;找出所有流量點中示值誤差的最小值,記為Emin0.
假設(shè)在不調(diào)整被測流量計線性的前提下,將被測流量計調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)時,此時被測流量計所有流量點中示值誤差的最大值,記為Emaxt;被測流量計所有流量點示值誤差的最小值,記為Emint.
式中:qv1、qv2、qv3、和qv4一被測流量計出現(xiàn)E,max0、Emin0、Emaxt和E,mint的流量點的示值;
qs1、qs2、qs3、和qs4一標準器出現(xiàn)Emax0、Emiin0、Emaxt和Emint的流量點的示值;
Ε1、ε2、ε3;和ε4一被測流量計出現(xiàn)Emax0、Emin0、Emaxt和Emint的流量點的感應(yīng)電動勢值
式(7)+式(8),式(9)+式(10)=(6),得
由于未對被測流量計線性調(diào)整,可以推斷出被測流量計的調(diào)整前最大示值誤差Emax0和調(diào)整后最大maxt示值誤差.maxtx出現(xiàn)在相同的流量點,故可以取qs1=qs3.根據(jù)式(1),被測電磁流量計在相同流速下產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢ε相等,則
式中:Eqmax一被測電磁流量計最大流量點的示值誤差;
Eqmin一被測電磁流量計最小流量點的示值誤差
則得出修正因子θ的簡便計算公式
3電磁流量計系數(shù)修正實例
選取一臺未進行修正的電磁流量計,進行示值誤差檢測,得到誤差數(shù)據(jù)如表2所示.
從圖2可見,修正后流量計的示值誤差符合0.5級要求,修正結(jié)果和理論修正值重合性良好.
4結(jié)語
本文針對電磁流量計周期性校準工作,根據(jù)對若干臺電磁流量計線性特性分析研究,并引人系數(shù)修正因子θ及計算公式,通過數(shù)據(jù)分析、處理和理論推導,得出了有效和簡便的電磁流量計校準方法,為電磁流量計日常校準工作提供理論基礎(chǔ),提高了電磁流量計校準的工作效率,對電磁流量計的校準提出了具體可行的參考方法,從而進一步提高校準質(zhì)量.
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