CN107462306B - 一种燃油加油机自动检定装置的自动检定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃油加油机自动检定装置，包括标准金属量器、进油口、视液管和标尺，其特点为磁致伸缩传感器从标准金属量器的罐体中部插入，温度传感器置于进油口的下侧管道内和标准金属量器内；所述的磁致伸缩传感器和温度传感器分别与一终端连接，所述的终端与显示控制箱进行数据传输；所述显示控制箱与上位机之间为无线传输；终端与显示控制箱通过RS485通讯模块进行数据传输；显示控制箱与上位机之间通过无线模块进行数据传输。本发明能对燃油加油机检定各个环节进行自动监测记录，并实现加油机枪口温度、标准器内温度、体积和流量等参数的自动采集测量、计算等功能，保证了数据的准确性和可靠性，有效提高了检定精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体自动检定装置的自动检定方法，特别涉及一种燃油加油机的自动检定装置的自动检定方法。
背景技术
传统的燃油加油机主要采用容量比较法进行，使用的标准器主要有标准金属量器及温度计。燃油加油机向标准金属量器加入一定量油品，在标准金属量器的示液管上调整游标卡尺的位置，通过人眼读取与计量颈连通的示液管液位高度，同时用秒表测量注油全过程时间。在计量颈内放置温度计来人工读取油枪口温度和标准量器内油品的平衡温度，然后通过计算得到标准容积，与燃油加油机示值进行比较计算。传统的燃油加油机检测方法存在如下缺点：1.液位和温度值采用人工读取，数据准确性差，且安全性和可靠性低；2.流量测量方法是根据燃油加油机的全量程体积值与加油时间之比来计算，由于秒表计时受人为因素影响较大，且加油起始和结束阶段流量不稳定，导致所得到的流量数值与实际误差较大，甚至可能影响检定结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃油加油机自动检定装置及其自动检定方法，本发明能对燃油加油机检定各个环节进行自动监测记录，并实现加油机枪口温度、标准器内温度、体积和流量等参数的自动采集测量、计算等功能，大大降低了人工操作的繁琐，同时保证了数据的准确性和可靠性，有效提高了检定精度。
本发明的目的是这样实现的，所述的一种燃油加油机自动检定装置的自动检定方法，所述燃油加油机自动检定装置，包括标准金属量器、进油口、视液管和标尺，待检定的燃油能通过油枪经进油口注入标准金属量器内，其特征在于：磁致伸缩传感器从标准金属量器的罐体中部插入，温度传感器置于进油口的下侧管道内和标准金属量器内，能分别测量置于进油口的油枪出口温度和标准金属量器内的油温；所述的磁致伸缩传感器和温度传感器分别与一终端连接，所述的终端与显示控制箱进行数据传输；所述显示控制箱与上位机之间为无线传输；所述的终端包括微处理器、液晶显示屏、RS485通讯模块、信号转换模块，所述的液晶显示屏、RS485通讯模块、信号转换模块分别与微处理器连接，所述的显示控制箱包括RS485安全栅、人机界面、无线模块和充电锂电池，终端与显示控制箱通过RS485通讯模块进行数据传输；显示控制箱与上位机之间通过无线模块进行数据传输。
所述显示控制箱安装在防爆箱内，作为隔爆设计；所述的磁致伸缩传感器、温度传感器、终端为符合本质安全要求的元器件，各元器件之间连接线为本安线。
本发明所述的燃油加油机自动检定装置的自动检定方法，包括如下步骤：
1)磁致伸缩传感器的输出信号转化为浮球距离零位值的长度；磁致伸缩传感器的浮球油体密度修正：由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正；根据计量颈的分度容积，将高度值转化为体积值；最后根据油枪口处油温和标准金属量器内的油温，进行温度修正得到实际体积，具体修正如下：
(1)由于磁致伸缩传感器输出的值是线性的数字信号，通过一阶参数修正转化为对应传感器的浮球距离零位值的长度，见公式1：
h测＝k·x+b (公式1)
其中：x为磁致伸缩传感器直接输出的信号，k为修正参数，b为对应的零位值，h测为测到高度；
(2)根据浮力公式F＝ρgv，由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正，见公式2：
式中：h修为修正的测到高度；ρ水为水的密度；ρ测为被测液体密度；
(3)体积与高度关系见公式3：
VB＝V标-(h修-h标)·s (公式3)
其中：VB为标准金属量器在20℃下标准容积；V标为标称容积；h标为标称容积下的标准高度；s为分度容积，即每mm对应的体积；
(4)标准金属量器测得在试验温度tJ下的实际体积值VBt的计算公式如下：
VBt＝VB[1+βY(tJ-tB)+βB(tB-20)] (公式4)
其中：VBt为标准金属量器在tJ℃下给出的实际体积值；βY、βB分别为检定介质和标准金属量器材质的体积膨胀系数；tJ、tB分别为加油机油枪口处油温和标准金属量器内的油温；
由公式1、公式2、公式3、公式4联立得到标准金属量器在tJ℃下给出的实际体积值VBt与磁致伸缩传感器输出x之间关系按公式5表示：
2)燃油加油机自动检定装置检定过程：上位机发送开始检测命令，在进油口7开始注油，磁致伸缩传感器和两路温度传感器开始工作，并实时传输数据至终端4；当注油至磁致伸缩传感器的满量程1/5位置时，终端4开始计时；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程2/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第一次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程3/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第二次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程4/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第三次油枪出口温度，且终端4停止计时，并记录该时间段值；继续注油至磁致伸缩传感器变化小于2mm/s时，注油过程结束，为了等待油沫和气泡消失，延迟一定时间进行读数；延迟时间到达后，终端4每隔3s读取1次标准金属量器内油温，共读取3次，终端4同时读取磁致伸缩传感器的输出数据；终端4对所读取的数据进行记录并处理，根据磁致伸缩传感器到达满量程1/5位置到4/5位置之间的体积和注油时间来计算注油过程的流量，3个油枪出口温度取平均值，3个标准金属量器内油温取平均值，以及根据磁致伸缩传感器输出数据参数通过步骤1)的公式5得到标准金属量器内的实际体积，通过终端4的液晶显示屏显示测量结果，并上传数据至显示控制箱8；通过无线传输数据至上位机；上位机记录数据并显示结果，能根据多次测量结果计算判定所测加油机是否合格。
本发明实时具有以下优点：1.使用本发明装置后，检定人员无需使用温度计深入量器内测量油枪出口温度和量器内油温，测量不准确且繁琐，并且无需进行人工大量计算，大大降低了人工操作的繁琐，同时保证了数据的准确性和可靠性，有效提高了检定精度；2.采用磁致伸缩传感器测量油体液位，该种传感器测量精度高，可达0.05％，相较于于人眼识别，大大提高了测量精度；3.取磁致伸缩传感器到达满量程1/5位置到4/5位置之间的体积和注油时间，来计算注油过程的流量，可以有效避免人工秒表计时的操作误差以及加油起始和结束阶段流量不稳定带来的误差；4.液位高度处理算法可以避免磁致伸缩传感器带来的浮球密度误差得到tJ℃下的实际体积，提高装置的准确度。
附图说明
图1为本发明的燃油加油机自动检定装置的结构示意图。
图2为本发明的装置部分电路示意图。
图3为本发明的实施流程框图。
图中：1-标准金属量器；2-视液管；3-标尺；4-终端；5-磁致伸缩传感器；6-温度传感器；7-进油口；8-显示控制箱；9-上位机。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明设计的燃油加油机自动检定装置根据《JJG443-2006燃油加油机检定规程》中的相关规定，对燃油加油机检定各个环节进行自动监测记录，并实现加油机枪口温度、标准器内温度、体积和流量等参数的自动采集测量、计算等功能，大大降低了人工操作的繁琐，同时保证了数据的准确性和可靠性。本发明的实现包括以下三部分内容。
一、硬件及防爆结构
燃油加油机自动检定装置结构如图1所示，包括标准金属量器1、进油口7、视液管2和标尺3，待检定的燃油能通过油枪经进油口7注入标准金属量器1内，其结构特点为磁致伸缩传感器5插入到标准金属量器1的罐体中部内，优选磁致伸缩传感器5从标准金属量器1的罐体的上表面中部位置处插入到标准金属量器1的罐体内；温度传感器6置于进油口7的下侧管道内和标准金属量器1内，，能分别测量置于进油口7的油枪出口温度和标准金属量器1内的油温；在标准金属量器1的上方可以设置终端4，所述的磁致伸缩传感器5和温度传感器6分别与终端4连接，所述的终端4为本领域一般技术人员能实现的技术，如图2所示，其包括微处理器、液晶显示屏、RS485通讯模块、信号转换模块等，信号转换模块为现有技术，信号转换模块包括油枪出口温度信号转换模块、标准器内温度信号转换模块和磁致伸缩传感器信号转换模块，其作用是磁致伸缩传感器5和温度传感器6的数据通过信号转换模块处理后输送到微处理器；终端4与显示控制箱8进行数据传输，所述的数据传输为RS485通讯，是本领域一般技术人员能实现的技术；所述显示控制箱8中为本领域一般技术人员能实现的技术，如图2所示，其包括RS485安全栅、人机界面、无线模块和充电锂电池等，无线模块可采用RF433或WIFI无线模块；显示控制箱8与上位机9之间为无线传输，所述的无线传输可采用RF433或WIFI无线模块，是本领域一般技术人员能实现的技术。由进油口7向标准金属量器1内注入待检定的燃油，进油口直径略大于油枪直径，可卡住油枪并防止油体飞溅；温度传感器6测量油枪出口温度和标准金属量器1内油温；磁致伸缩传感器5由标准金属量器的罐体中部插入，测量油体高度；油枪出口温度、标准器内油温和油体高度传输至终端4，终端4可显示单次测量结果(燃油加油机的检定需在至少两个流量区间各进行3次才能得到检定结论)；终端4与显示控制箱8进行数据传输，且显示控制箱8为终端4供电，所述显示控制箱8为防爆箱，因为显示控制箱内置锂电池为各元件供电，不满足本安要求，因此需将显示控制箱8安装在防爆箱内，为隔爆设计；显示控制箱8与上位机9之间为无线传输，上位机发送指令并接受、处理、存储数据，上位机一般放置在安全区内，可以是加油站外的安全区等；得到测量结果还可与视液管2对应的标尺3上的数值进行比较(此项非必要)。
燃油加油机自动检定装置的使用场合主要是加油站，需满足本质安全的防爆设计要求。本质安全型是指电路、系统或设备在正常状态下和规定的故障下，产生的任何电火花、电弧或其他热效应都不能引起规定的混合气体爆炸的电气设备。本发明中涉及的电气设备，磁致伸缩传感器、温度传感器、终端为符合本质安全要求的元器件，各元器件之间连接线为本安线，显示控制箱内置锂电池为各元件供电，不满足本质安全要求，需安装在防爆箱内，为隔爆设计。
二、实施流程
本发明燃油加油机自动检定装置进行燃油加油机检定时的实施流程如图3所示。根据磁致伸缩传感器的高度变化，来采样温度和时间。取磁致伸缩传感器到达满量程1/5位置到4/5位置之间的体积和注油时间，来计算注油过程的流量，可以有效避免人工秒表计时的操作误差以及加油起始和结束阶段流量不稳定带来的误差。在磁致伸缩传感器到达满量程2/5位置、3/5位置、4/5位置时，各采集一次油枪出口温度，并取平均值作为最终结果。当磁致伸缩传感器变化小于2mm/s时，认为注油过程已结束，为了等待油沫和气泡消失，需延迟一定时间读数。延迟时间到达后，每隔3s读取1次量器内油温，共读取3次，并取平均值作为最终结果，同时读取磁致伸缩传感器输出数据以计算体积(具体计算方法见液位高度处理算法)等参数。
三、液位高度处理算法
液位高度由磁致伸缩传感器测量数据处理得到，主要经过以下过程：将传感器输出的线性信号转换为浮球距离零位值的高度；由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正；根据计量颈的分度容积，将高度值转化为体积值；最后根据油枪口处油温和标准金属量器内的油温，进行温度修正得到实际体积。具体算法如下。
1)由于磁致伸缩传感器输出的值是线性的数字信号，通过一阶参数修正转化为对应传感器的浮球距离零位值的长度，见公式1：
h测＝k·x+b (公式1)
其中：x为磁致伸缩传感器直接输出的信号，k为修正参数，b为对应的零位值，h测为测到高度；
2)根据浮力公式F＝ρgv，由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正，见公式2：
式中：h修为修正的测到高度；ρ水为水的密度；ρ测为被测液体密度；
3)体积与高度关系见公式3：
VB＝V标-(h修-h标)·s (公式3)
其中：VB为标准金属量器在20℃下标准容积；V标为标称容积；h标为标称容积下的标准高度；s为分度容积，即每mm对应的体积；
4)标准金属量器测得在试验温度tJ下的实际体积值VBt的计算公式如下：
VBt＝VB[1+βY(tJ-tB)+βB(tB-20)] (公式4)
其中：VBt为标准金属量器在tJ℃下给出的实际体积值；VB为标准金属量器在20℃下标准容积；βY、βB分别为检定介质和标准金属量器材质的体积膨胀系数；tJ、tB分别为加油机油枪口处油温和量器内的油温。
由公式1、2、3、4联立得到量器在tJ℃下给出的实际体积值VBt与磁致伸缩传感器输出x如公式5表示：
四、燃油加油机自动检定装置检定过程：上位机发送开始检测命令，在进油口7开始注油，磁致伸缩传感器和两路温度传感器开始工作，并实时传输数据至终端4；当注油至磁致伸缩传感器的满量程1/5位置时，终端4开始计时；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程2/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第一次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程3/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第二次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程4/5位置，终端4读取温度传感器信号作为第三次油枪出口温度，且终端4停止计时，并记录该时间段值；继续注油至磁致伸缩传感器变化小于2mm/s时，注油过程结束，为了等待油沫和气泡消失，延迟一定时间进行读数；延迟时间到达后，终端4每隔3s读取1次标准金属量器内油温，共读取3次，终端4同时读取磁致伸缩传感器的输出数据；终端4对所读取的数据进行记录并处理，根据磁致伸缩传感器到达满量程1/5位置到4/5位置之间的体积和注油时间来计算注油过程的流量，3个油枪出口温度取平均值，3个标准金属量器内油温取平均值，以及根据磁致伸缩传感器输出数据参数通过上述的公式5得到标准金属量器内的实际体积，通过终端4的液晶显示屏显示测量结果，并上传数据至显示控制箱8；通过无线传输数据至上位机；上位机记录数据并显示结果，并且能根据本发明的上述方法的多次测量结果计算、来判定所测加油机是否合格。
Claims (2)
1.一种燃油加油机自动检定装置的自动检定方法，其特征在于，所述燃油加油机自动检定装置，包括标准金属量器、进油口、视液管和标尺，待检定的燃油能通过油枪经进油口注入标准金属量器内，其特征在于：磁致伸缩传感器从标准金属量器的罐体中部插入，温度传感器置于进油口的下侧管道内和标准金属量器内，能分别测量置于进油口的油枪出口温度和标准金属量器内的油温；所述的磁致伸缩传感器和温度传感器分别与一终端连接，所述的终端与显示控制箱进行数据传输；所述的终端包括微处理器、液晶显示屏、RS485通讯模块、信号转换模块，所述的液晶显示屏、RS485通讯模块、信号转换模块分别与微处理器连接，所述的显示控制箱包括RS485安全栅、人机界面、无线模块和充电锂电池，终端与显示控制箱通过RS485通讯模块进行数据传输；显示控制箱与上位机之间通过无线模块进行数据传输；所述的燃油加油机自动检定装置的自动检定方法，包括如下步骤：
1）磁致伸缩传感器的输出信号转化为浮球距离零位值的长度；磁致伸缩传感器的浮球油体密度修正：由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正；根据计量颈的分度容积，将高度值转化为体积值；最后根据油枪口处油温和标准金属量器内的油温，进行温度修正得到实际体积，具体修正如下：
（1）由于磁致伸缩传感器输出的值是线性的数字信号，通过一阶参数修正转化为对应传感器的浮球距离零位值的长度，见公式1：
；
其中：x为磁致伸缩传感器直接输出的信号，k为修正参数，b为对应的零位值，为测到高度；
（2）根据浮力公式，由于标准金属量器的标称容积对应磁致伸缩传感器的输出是用水进行标定的，而磁致伸缩传感器的输出与浮球的位置有关，而浮球在不同密度液体中浸入高度不同，因此测得高度需进行油体密度修正，见公式2：
；
（3）体积与高度关系见公式3：
；
其中：为标准金属量器在20℃下标准容积；/>为标称容积；/>为标称容积下的标准高度；/>为分度容积，即每mm对应的体积；
（4）标准金属量器测得在试验温度下的实际体积值/>的计算公式如下：
；
其中：为标准金属量器在/>℃下给出的实际体积值；/>分别为检定介质和标准金属量器材质的体积膨胀系数；/>分别为加油机油枪口处油温和标准金属量器内的油温；
由公式1、公式2、公式3、公式4联立得到标准金属量器在℃下给出的实际体积值/>与磁致伸缩传感器输出/>之间关系按公式5表示：
；
2）燃油加油机自动检定装置检定过程：上位机发送开始检测命令，在进油口（7）开始注油，磁致伸缩传感器和两路温度传感器开始工作，并实时传输数据至终端（4）；当注油至磁致伸缩传感器的满量程1/5位置时，终端（4）开始计时；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程2/5位置，终端（4）读取温度传感器信号作为第一次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程3/5位置，终端（4）读取温度传感器信号作为第二次油枪出口温度；继续注油至磁致伸缩传感器到达满量程4/5位置，终端（4）读取温度传感器信号作为第三次油枪出口温度，且终端（4）停止计时，并记录该时间段值；继续注油至磁致伸缩传感器变化小于2mm/s时，注油过程结束，为了等待油沫和气泡消失，延迟一定时间进行读数；延迟时间到达后，终端（4）每隔3s读取1次标准金属量器内油温，共读取3次，终端（4）同时读取磁致伸缩传感器的输出数据；终端（4）对所读取的数据进行记录并处理，根据磁致伸缩传感器到达满量程1/5位置到4/5位置之间的体积和注油时间来计算注油过程的流量，3个油枪出口温度取平均值，3个标准金属量器内油温取平均值，以及根据磁致伸缩传感器输出数据参数通过步骤1）的公式5得到标准金属量器内的实际体积，通过终端（4）的液晶显示屏显示测量结果，并上传数据至显示控制箱（8）；通过无线传输数据至上位机；上位机记录数据并显示结果，能根据多次测量结果计算判定所测加油机是否合格。
2.根据权利要求1所述的一种燃油加油机自动检定装置的自动检定方法，其特征在于：所述显示控制箱安装在防爆箱内，作为隔爆设计；所述的磁致伸缩传感器、温度传感器、终端为符合本质安全要求的元器件，所述磁致伸缩传感器和所述温度传感器分别通过连接线与所述终端连接，其中，所述连接线为本安线。
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