CN110715709A - 一种浮子式水位计现场检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浮子式水位计现场检定方法，采用机械牵引力代替浮子带动悬索位移发生改变，以此模拟现场环境中水位变化，检定时通过高精度旋转编码器测量码盘在水位变化过程中码盘旋转的圈数，计算码盘周长乘以旋转圈数得到水位变化，将长度位移转换为角位移进行计量，计量精确，操作简便。本发明方法能够用于工作中浮子式水位计的现场定期校准，有效地保证浮子式水位全生命周期内监测数据的准确性，填补了浮子式水位计现场检测的空白，解决现场安装条件下的仪器检定校准难题。检定过程省去了拆卸、送检的环节，填补行业空白，最终能够极大提高水文监测部门的工作效率，并且能够为水文监测数据的法制性、准确性、一致性提供有力的技术保障。

Description

一种浮子式水位计现场检定方法

技术领域

本发明属于测量测试技术领域，涉及浮子式水位计的现场检定方法。

背景技术

水位监测是水文监测中最基本的监测要素之一。常用的水位计有浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计、微波(雷达)水位计等。目前水文系统使用的浮子式水位计在出厂前，由生产厂家进行计量标定，计量精度基本可以保证。但由于水位计长期在野外环境下使用，很难保证仪器的计量精度一直满足产品标准和相关技术规范的要求，因此对仪器定期进行计量检定。

在测试领域，大部分的研究集中于水位测量方法的集成、改进与创新，而对计量器具本身检定方法的研究较少。目前水文测站对浮子式水位计的校准手段主要是拆卸水位计，送至计量检定部门，在水位台上完成检定。具体检定方法是采用搭建水箱或水塔，用注水实测水位高度的方法检定水位计，采用标准钢卷尺做标准器进行对比，实现量值溯源，这样的水塔或水箱结构通常设计为标准水位台。拆卸后检定周期长、流程复杂、工作量大、代价高，而水塔或水箱体积较大，只能在专用的检定实验室内操作，目前，业内尚缺乏浮子式水位计的现场检定技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种浮子式水位计现场检定方法，可实现对浮子式水位计精度的现场校准及检定，为浮子式水位计水位监测数据的准确性、可靠性提供保证。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种浮子式水位计现场检定方法，包括如下步骤：

步骤一，安装第一导向滑轮、码盘、绕线器、旋转编码器、伺服电机；码盘旋转编码器同轴相连，旋转编码器能够获取码盘旋转圈数；伺服电机与绕线器同轴连接，能够驱动绕线器转动；第一导向滑轮安装于浮子式水位计下方；

步骤二，在现场环境中，将浮子式水位计的浮子拆下，将悬索自由端依次经过第一导向滑轮、码盘后连接在绕线器上；浮子式水位计与第一导向滑轮之间的悬索保持竖直状态；

步骤三，伺服电机驱动绕线器旋转，使悬索张紧并牵引悬索运动，待电机转速达到规定水位变率，旋转编码器开始计数，同时记录浮子式水位计的初始位移，待达到规定的位移变化，旋转编码器结束计数，同时记录浮子式水位计的最终位移；

步骤四，将旋转编码器记录的码盘旋转圈数与码盘周长相乘，得到标准水位变化值；

步骤五，通过标准水位变化值校准浮子式水位计位移变化值。

进一步的，所述步骤一还包括如下过程：

进行检测前，校准所用码盘直径经过计量检定。

进一步的，所述步骤一中还包括安装若干第二导向滑轮的过程，第二导向滑轮用于对将自第一导向滑轮绕出的悬索导向至码盘；所述步骤二中悬索自由端依次经过第一导向滑轮后先经过第二导向滑轮再绕至码盘。

进一步的，所述步骤二中悬索、第一导向滑轮、码盘的安装方式如下：

悬索自由端从第一导向滑轮下方绕过第一导向滑轮，自码盘下方缠绕码盘一周后连接至绕线轮。

进一步的，所述码盘上设置有便于悬索缠绕的双道螺旋形凹槽。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明采用机械牵引力代替浮子带动悬索位移发生改变，以此模拟现场环境中水位变化，还可通过电机控制悬索位移速率，从而模拟浮子水位计检定校准过程中所要求的水位变化速率。检定时通过高精度旋转编码器测量码盘在水位变化过程中码盘旋转的圈数N，码盘周长πD乘以旋转圈数N得到水位变化，将长度位移转换为角位移进行计量，计量精确，操作简便。

本发明方法能够用于工作中浮子式水位计的现场定期校准，有效地保证浮子式水位全生命周期内监测数据的准确性，填补了浮子式水位计现场检测的空白，解决现场安装条件下的仪器检定校准难题。在保证了量值传递准确性的基础上，省去了拆卸、送检的环节，填补行业空白，最终能够极大提高水文监测部门的工作效率，并且能够为水文监测数据的法制性、准确性、一致性提供有力的技术保障。

附图说明

图1为采用本发明提供的浮子式水位计现场检定方法对浮子式水位计检定示意图。图中箭头方向为悬索移动方向。

图2为码盘侧面示意图。

图3为图2的后视图

附图标记说明：

1-浮子式水位计水位轮，2-第一导向滑轮，3-第二导向滑轮，4-码盘，5-旋转编码器，6-伺服电机，7-绕线器，8-码盘支架，9-平衡锤，10-悬索。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明为浮子式水位计在现场环境中搭建检定装置，如图1所示，检定装置包括第一导向滑轮2、第二导向滑轮3、码盘4、旋转编码器5、绕线器7、伺服电机6。码盘4由码盘支架8支撑，与旋转编码器5同轴相连，旋转编码器5能够获取码盘4旋转圈数，伺服电机6与绕线器7同轴连接，从而能够驱动绕线器转动。第一导向滑轮2安装于浮子式水位计下方，浮子式水位计上连接浮子的一端浮子拆下，原本连接浮子的悬索10自由端依次经过第一导向滑轮2、第二导向滑轮3，码盘4，最终连接在由伺服电机6驱动的绕线器7上。浮子式水位计水位轮1与第一导向滑轮2分别位于悬索10两侧，自水位轮1引出的悬索10从第一导向滑轮2下方绕过第一导向滑轮2，位于浮子式水位计与第一导向滑轮2之间的悬索10保持竖直状态。第二导向滑轮3安装在第一导向滑轮2与码盘4之间，自第一导向滑轮2经过的悬索10从第二导向滑轮3下方绕过第二导向滑轮3，自码盘4下方缠绕码盘一周后连接至绕线轮。第二导向滑轮3起到导向作用，第二导向滑轮3两侧的悬索夹角为120°。第二导向滑轮3非必须设置，根据现场环境，第二导向滑轮的数量和位置可以随需要调整，只要在不拆卸水位计的基础上，将悬索导向至码盘即可。作为优选，码盘上设置有便于悬索缠绕的凹槽，如图2、图3所示，码盘上具有可供悬索缠绕一周后再绕出的双道凹槽，该双道凹槽连续、呈螺旋状，能够有效防止码盘上的悬索发生打滑情况。

伺服电机驱动绕线器转动，现场模拟水位升降变化，通过悬索带动浮子水位计水位轮转动，浮子式水位计测量值发生变化，同时悬索带动码盘转动，码盘与旋转编码器同轴相连，旋转编码器用于获取码盘旋转圈数，假设悬索在运动过程中不发生摩擦与打滑，用码盘转动的圈数N和码盘周长πD计算出悬索发生的线位移，即可作为校准浮子式水位计的标准值。

具体的说，本发明提供的浮子式水位计现场检定方法，包括如下步骤：

步骤一，进行检测前，校准所用码盘4直径D经过计量检定；安装第一导向滑轮2、第二导向滑轮3、码盘4、绕线器7、旋转编码器5、伺服电机6；其中，码盘4、绕线器7、旋转编码器5、伺服电机6可以形成一体式结构，安装在外壳中，整体运送安装至检定现场。第一导向滑轮2安装位置令连接在其与浮子式水位计之间的悬索竖直。

步骤二，在现场环境中，浮子式水位计通常固定安装在直径不大于200mm的静水井中，在使用时悬索绕过浮子式水位计水位轮，其一端连接着平衡锤9，另一端连接着浮子。为了对水位测量精度进行校准，在不拆卸水位计的前提下，将浮子式水位计的浮子拆下，将悬索原本连接浮子的一端依次经过第一导向滑轮2、第二导向滑轮3，码盘4，最终连接在由伺服电机6驱动的绕线器7上；

如图1所示，浮子式水位计水位轮与第一导向滑轮分别位于悬索两侧，水位轮一侧与第一导向滑轮2连接的悬索保持竖直状态，另一侧悬索在平衡锤9的作用下也保持竖直状态。

步骤三，伺服电机驱动绕线器旋转，使悬索张紧，开始牵引悬索运动，待电机转速达到规定水位变率，旋转编码器开始计数，同时记录浮子式水位计的初始位移，待达到规定的位移变化，旋转编码器结束计数，同时记录浮子式水位计的最终位移；

步骤四，将旋转编码器记录的码盘旋转圈数N与码盘周长πD相乘，得到标准水位变化值；

步骤五，通过标准水位变化值校准浮子式水位计位移变化值。

本发明采用机械牵引力代替浮子带动悬索位移发生改变，以此模拟现场环境中水位变化，还可通过电机控制悬索位移速率，从而令检定过程符合规定的水位变化速率(水位变化速率与电机转速相关，即转速＝水位变化速率/πd，其中d为绕线器直径。)。检定时通过高精度旋转编码器测量码盘在水位变化过程中码盘旋转的圈数N，码盘周长πD乘以旋转圈数N得到水位变化，将长度位移转换为角位移进行计量，计量精确，操作简便。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种浮子式水位计现场检定方法，其特征在于，包括如下步骤：

骤一，安装第一导向滑轮、码盘、绕线器、旋转编码器、伺服电机；码盘旋转编码器同轴相连，旋转编码器能够获取码盘旋转圈数；伺服电机与绕线器同轴连接，能够驱动绕线器转动；第一导向滑轮安装于浮子式水位计下方；

步骤二，在现场环境中，将浮子式水位计的浮子拆下，将悬索自由端依次经过第一导向滑轮、码盘后连接在绕线器上；浮子式水位计与第一导向滑轮之间的悬索保持竖直状态；

步骤三，伺服电机驱动绕线器旋转，使悬索张紧并牵引悬索运动，待电机转速达到规定水位变率，旋转编码器开始计数，同时记录浮子式水位计的初始位移，待达到规定的位移变化，旋转编码器结束计数，同时记录浮子式水位计的最终位移；

步骤四，将旋转编码器记录的码盘旋转圈数与码盘周长相乘，得到标准水位变化值；

步骤五，通过标准水位变化值校准浮子式水位计位移变化值。

2.根据权利要求1所述的浮子式水位计现场检定方法，其特征在于，所述步骤一还包括如下过程：

进行检测前，校准所用码盘直径经过计量检定。

3.根据权利要求1所述的浮子式水位计现场检定方法，其特征在于，所述步骤一中还包括安装若干第二导向滑轮的过程，第二导向滑轮用于对将自第一导向滑轮绕出的悬索导向至码盘；所述步骤二中悬索自由端依次经过第一导向滑轮后先经过第二导向滑轮再绕至码盘。

4.根据权利要求1所述的浮子式水位计现场检定方法，其特征在于，所述步骤二中悬索、第一导向滑轮、码盘的安装方式如下：

悬索自由端从第一导向滑轮下方绕过第一导向滑轮，自码盘下方缠绕码盘一周后连接至绕线轮。

5.根据权利要求1所述的浮子式水位计现场检定方法，其特征在于，所述码盘上设置有便于悬索缠绕的双道螺旋形凹槽。

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