CN103308070A - 一种连通液位式水准仪校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连通液位式水准仪校验方法及整套校验装置，改变目前单独校验液位计方式，实现了连通式水准仪系统校验，利用所述水准仪校验平台进行标准设定，所述溢流口保证液平面不变，升降调节螺栓调节所述静力水准仪，比较所述静力水准仪升降测量值和仪器读数值，实现校验；步骤如下：a工作条件下，连通液位式水准仪系统应安置在水准仪校验平台上，处于校验状态，放置2h；b对水准仪进行预调；c从仪器最小值升到最大值，测试点按满量程10％，逐级至最大值，每级保持3min后读取输出值；d升至最大值后，逐级降至最小值，每级保持3min后读取输出值；e保持3min后再读取输出值；f分别计算水准仪分辨力r、滞后H、不重复度R、非线性度L和综合误差。

Description

一种连通液位式水准仪校验方法

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种连通液位式水准仪校验方法。

背景技术

连通液位式水准仪，利用液体连通时，液位重力平衡的原理，测量垂直方向位移变化的仪器。

连通液位式水准仪由液位传感器、筒体、液体、液管四个主要部件组成。如图1所示。水准系统分别布置在测点和基点上，分别测试测点和基点的液面变化，利用水准系统中水准面变化相同的原理，可知测点的升降值为测点液面变化值减去基点液面变化值；或通过储液系统保持水准面不变，则测点的升降值即为测点液面变化值。

但现有的连通液位式水准仪校验方法只是对液位计继续单独标定，不能对系统整体性能给出校验结果。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种连通液位式水准仪校验方法，测试精度高且校验方法简单，且可以实现连通液位式水准仪的整体校验。

为实现上述目的，本发明提供一种一种连通液位式水准仪系统校验方法，利用水准仪校验平台和读数仪对连通液位式水准仪进行校验，其特征在于，所述水准仪校验平台包括：加液口(A)、溢流口(B)、升降调节螺栓(C)、液管(D)、静力水准仪(G)和水平指示器(H)；所述溢流口(B)保证液平面不变，通过所述升降调节螺栓(C)调节所述静力水准仪(G)，比较所述静力水准仪(G)升降测量值和仪器读数值，实现校验；利用该专用平台为连通液位式水准仪的系统进行校验，不再单独校验液位计；

所述方法包括如下步骤：

(a).在工作条件下，连通液位式水准仪系统应安置在水准仪校验平台上，处于校验状态，放置2小时；环境条件，应在周围无影响测量的机械振动、冲击、电磁干扰等环境下进行校验；

(b).预调整，安放在水准仪校验台上的液位式水准仪，按满量程升降三个循环，每循环间隔5min；

(c).升降范围从连通液位式水准仪的最小值到最大值，测试点数按满量程的10％，逐级至最大值，每级保持3min后读取输出值；

(d).升至仪器最大值后，逐级降至最小值，每级保持3min后读取输出值；

(e).退回最小值后，保持3min后再读取输出值；

(f).根据读取的输出值分别计算所述连通液位式水准仪的分辨力r、滞后H、不重复度R、非线性度L和综合误差。

本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤a中，工作条件包括：温度和大气压力。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述温度为22℃±2℃；大气压力为86kPa～106kPa。

本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的分辨力r按(1)式计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$r=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_r}{L_F}---\left(1\right)$

式中：ΔLr表示引起输出变化的最小增量，LF表示满量程输出。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述连通液位式水准仪的分辨力r满足公式：r≤0.5％FS。

本发明提供的第五优选技术方案中，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的滞后H滞后按式(2)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$H=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_H}{L_F}---\left(2\right)$

式中：ΔLH表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述连通液位式水准仪的滞后H满足公式：H≤1.0％FS。

本发明提供的第七优选技术方案中，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的不重复度R按式(3)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$R=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_R}{L_F}---\left(3\right)$

式中：ΔLR表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

本发明提供的第八优选技术方案中，所述连通液位式水准仪的不重复度R满足公式：R≤0.5％FS。

本发明提供的第九优选技术方案中，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的非线性度L按式(4)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

式中：ΔL_L表示正、反行程实际平均特性曲线与工作直线偏差的最大值。

本发明提供的第十优选技术方案中，所述ΔL_L表示正、反行程实际平均特性曲线与工作曲线偏差的最大值。

本发明提供的较优选技术方案中，所述连通液位式水准仪的非线性度L满足公式：L≤2.0％FS。

本发明提供的第二较优选技术方案中，在所述步骤f中，综合误差为校准曲线与真值间的偏差，ΔX＝ΔL_L

本发明提供的第三较优选技术方案中，正行程实际平均特性曲线为传感器正行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线；反行程实际平均特性曲线为传感器反行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线；工作直线为用作约定真值的输出一输人特性的方程或曲线，工作特性体现了非线性度、滞后、不重复度和综合误差的综合作用。

与现有技术比，本发明提供的一种连通液位式水准仪校验方法，改变了现有方法只校验连通液位式水准仪系统中液位计的模式，实现了连通液位式水准仪系统校验，还有校验成本低的特点。

附图说明

图1为连通液位式水准仪的结构图。

图2为水准仪校验平台。

具体实施方式

连通液位式水准仪，利用液体连通时，液位重力平衡的原理，测量垂直方向位移变化的仪器。

连通液位式水准仪由液位传感器、筒体、液体、液管四个主要部件组成。如图1所示。水准系统分别布置在测点和基点上，分别测试测点和基点的液面变化，利用水准系统中水准面变化相同的原理，可知测点的升降值为测点液面变化值减去基点液面变化值；或通过储液系统保持水准面不变，则测点的升降值即为测点液面变化值。

连通液位式水准仪，利用液体连通时，液位重力平衡的原理，测量垂直方向位移变化的仪器。

连通液位式水准仪由液位传感器、筒体、液体、液管四个主要部件组成。如图1所示。水准系统分别布置在测点和基点上，分别测试测点和基点的液面变化，利用水准系统中水准面变化相同的原理，可知测点的升降值为测点液面变化值减去基点液面变化值；或通过储液系统保持水准面不变，则测点的升降值即为测点液面变化值。

术语与定义

GB/T7665确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

连通液位式水准仪

利用液体连通时，液位重力平衡的原理，测量垂直方向位移变化的仪器。分辨率resolution

连通液位式水准仪能测量出的最小位移变化值，用满量程输出的百分比表示。

非线性度non-linearity

连通液位式水准仪正、反行程实际平均特性曲线与工作直线(曲线)偏差的最大值，用满量程输出的百分比表示。

滞后hysteresis

连通液位式水准仪正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值，用满量程输出的百分比表示。

不重复度non-repeatability

连通液位式水准仪正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值，用满量程输出的百分比表示。

测量范围

测量结果不会超出最大允许误差的被测量值的范围。

零点漂移

连通液位式水准仪在参比工作条件下，静置2h，其零点示值的变化。

热零点漂移

由于环境温度变化引起的零点输出变化，亦称为零点温度影响。

满量程测值

仪器的从最小到最大的测量范围，用F·S表示。

水准仪标定平台

用于标定水准仪器的工具。如图2，所述水准仪标定平台包括：加液口(A)、溢流口(B)、升降调节螺栓(C)、液管(D)、液平面(F)、静力水准仪(G)和水平指示器(H)；所述溢流口(B)保证液平面不变，通过所述升降调节螺栓(C)调节所述静力水准仪(G)，比较所述静力水准仪(G)升降测量值和仪器读数值，实现标定。

计量性能要求

分辨力

连通液位式水准仪的分辨力r≤0.5％F·S。

滞后

连通液位式水准仪的滞后H应≤1.0％FS。

不重复度

连通液位式水准仪的不重复度R应≤0.5％FS。

非线性度

连通液位式水准仪的非线性度L应≤2.0％FS。

通用技术要求

外观

连通液位式水准仪各部分应连接牢固，其表面在防腐处理后应无锈斑及裂痕，引出的电缆、护套应无损伤。

铭牌

仪器应标明制造厂或厂标、型号及出厂编号、出厂日期。

产品合格证书

每个连通液位式水准仪是合格证书应包括：制造厂名、产品名称、型号、测量范围、主要性能参数、制造日期、产品编号、检验员印章。

计量器具控制

计量器具控制适用于首次检定、后续检定和使用中检验。

检定条件

工作条件

温度为22℃±2℃。

大气压力为86kPa～106kPa.

环境条件

应在周围无影响测量的机械振动、冲击、电磁干扰等环境下进行检定。

检定设备

水准仪标定平台。

专用读数仪。

游标卡尺。

外观

用目测进行外观检验。

性能参数

检定步骤如下：

a)在工作条件下，连通液位式水准仪应安置在水准仪标定平台上，处于标定状态，放置2h以上；

b)预调整，安放在水准仪标定台上的水准仪，按满量程升降三个循环，每循环间隔5min；

c)升降范围从仪器最小值到最大值，测试点数按满量程的10％，逐级至最大值。每级至少保持3min后再读取输出值；

d)升至仪器最大值后，按c)的方法逐级降至最小值，并读取输出值；

e)退回最小值后，保持3min后再读取输出值；

f)检定记录表格式如附录A；按附录B计算分辨力、滞后、不重复度、非线性度和综合误差。

检定周期

连通液位式水准仪的检定周期为一年。

校准曲线与真值间偏差，就是“综合误差”。综合误差＝(正行程实际平均特性曲线和反行程实际平均曲线二者与工作直线偏差的最大值)除以(满量程输出)*100％。

正行程实际平均特性曲线up-travel actual average characteristics：

传感器正行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。

反行程实际平均特性曲线down-travel actual average characteristics：

传感器反行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。

正、反行程实际平均特性曲线up-travel and down-travel actual averagecharacteristics：

传感器各校准点的正行程与反行程算术平均值的平均值点的连接曲线，又称实际特性(曲线)。

工作直线working characteristics：

用作约定真值的输出一输人特性的方程或曲线。工作特性体现了非线性度(不符合度)、滞后和不重复度的综合作用。

连通液位式水准仪参数的计算方法

分辨力r的计算

分辨力r按(1)式计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$r=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_r}{L_F}---\left(1\right)$

式中：ΔLr表示可引起输出变化的最小增量。LF——满量程输出。

滞后H的计算。

滞后按式(3)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$H=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_H}{L_F}---\left(3\right)$

式中：ΔLH表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

不重复度R的计算

不重复度按式(4)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$R=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_R}{L_F}---\left(4\right)$

式中：ΔL_R表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

非线性度L的计算

非线性度L按式(2)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$L=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_L}{L_F}---\left(2\right)$

式中：ΔL_L表示正、反行程实际平均特性曲线与工作直线(曲线)偏差的最大值。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (14)

1.一种连通液位式水准仪系统校验方法，利用水准仪校验平台和读数仪对连通液位式水准仪进行校验，其特征在于，所述水准仪校验平台包括：加液口(A)、溢流口(B)、升降调节螺栓(C)、液管(D)、静力水准仪(G)和水平指示器(H)；所述溢流口(B)保证液平面不变，通过所述升降调节螺栓(C)调节所述静力水准仪(G)，比较所述静力水准仪(G)升降测量值和仪器读数值，实现校验；利用该专用平台为连通液位式水准仪的系统进行校验，不再单独校验液位计；

所述方法包括如下步骤：

(a).在工作条件下，连通液位式水准仪系统应安置在水准仪校验平台上，处于校验状态，放置2小时；环境条件，应在周围无影响测量的机械振动、冲击、电磁干扰等环境下进行校验；

(b).预调整，安放在水准仪校验台上的液位式水准仪，按满量程升降三个循环，每循环间隔5min；

(c).升降范围从连通液位式水准仪的最小值到最大值，测试点数按满量程的10％，逐级至最大值，每级保持3min后读取输出值；

(d).升至仪器最大值后，逐级降至最小值，每级保持3min后读取输出值；

(e).退回最小值后，保持3min后再读取输出值；

(f).根据读取的输出值分别计算所述连通液位式水准仪的分辨力r、滞后H、不重复度R、非线性度L、综合误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a中，工作条件包括：温度和大气压力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度为22℃±2℃；大气压力为86kPa～106kPa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的分辨力r按(1)式计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$r=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_r}{L_F}---\left(1\right)$

式中：ΔL_r表示引起输出变化的最小增量，L_F表示满量程输出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连通液位式水准仪的分辨力r满足公式：r≤0.5％FS。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的滞后H滞后按式(2)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$H=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_H}{L_F}---\left(2\right)$

式中：ΔL_H表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述连通液位式水准仪的滞后H满足公式：H≤1.0％FS。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的不重复度R按式(3)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

$R=\frac{\mathrm{\Δ}{L}_R}{L_F}---\left(3\right)$

式中：ΔL_R表示正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同应变测试点输出偏差的最大值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述连通液位式水准仪的不重复度R满足公式：R≤0.5％FS。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤f中，所述连通液位式水准仪的非线性度L按式(4)计算，数值以满量程的百分比(％FS)计：

式中：ΔL_L表示正、反行程实际平均特性曲线与工作直线偏差的最大值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述ΔL_L表示正、反行程实际平均特性曲线与工作曲线偏差的最大值。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述连通液位式水准仪的非线性度L满足公式：L≤2.0％FS。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤f中，综合误差为校准曲线与真值间的偏差，ΔX＝ΔL_L

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，正行程实际平均特性曲线为传感器正行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线；反行程实际平均特性曲线为传感器反行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线；工作直线为用作约定真值的输出一输人特性的方程或曲线，工作特性体现了非线性度、滞后、不重复度和综合误差的综合作用。

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