CN114088167A - 一种基于多光源激光传感器的水表检定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多光源激光传感器的水表检定方法及装置，包括供水系统、管道系统、瞬时流量指示器、计量标准器、换向机构、测量辅助系统和激光传感器读数系统。本发明激光传感器读数系统将多个激光传感器形成多光源发射到机械式水表末位指针所在的表盘上，使激光照射点沿着圆周均匀分布，能大大缩减检定时间；能够根据多个激光传感器起到互相校验的作用；利用激光传感器的测距原理，当指针经过激光照射点时，对应激光传感器测得距离变化获得脉冲信号，根据获得的脉冲信号识别指针转动圈数并换算成被检水表累积体积示值，与流经水表的实际体积对比计算得到被检水表在检定点的示值误差，提高了水表检定质量和效率。

Description

一种基于多光源激光传感器的水表检定方法及装置

技术领域

本发明涉及计量技术领域，具体涉及一种基于多光源激光传感器的水表检定方法及装置。

背景技术

水表是在测量条件下用于连续测量、记录和显示流经测量传感器的水体积的仪表，分为机械式水表、带电子装置的机械式水表和电子式水表。水表是供水企业售水的主要计量器具，其计量准确度是衡量水表质量优劣的关键指标，将直接影响供水企业和用水户的切身利益。水表的检定工作是检查水表计量准确性是否合格的基本手段，包括4个检定项目，即外观、标志和封印，电子装置功能，密封性以及示值误差。

示值误差检定项目主要采用比较法开展，即基于连续性方程，流过水表的累积流量与通过计量标准器的体积量相等，从而确定水表的准确度；示值误差检定方法包括启停法、换向法、流量时间法。当采用启停法检定水表时，检定用水量应符合下表的规定。当采用其它方法检定水表时，检定用水量应确保示值误差测量结果的不确定度不大于启停法的不确定度。

表1启停法检定用水量的规定

目前国内水表检定装置对被检水表的读数大多无法自动采集，需要人工读数、记录、计算，检定分辨力为固定值(对机械式水表，分辨力为末位指针所在表盘最小刻度代表体积的一半)，无法减少检定用水量和检定时间。另外水表在稳定流动状态下的人工读数误差(如采用换向法检定时)是难以估计的，需要延长检定时间，使得读数误差引入的不确定度控制在合理范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的水表检定方法存在检定时间较长、检定效率较低的技术问题。提出了一种能够提高检定信号的分辨力，以缩短检定时间和提高检定效率的基于多光源激光传感器的水表检定方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，包括如下步骤：

S1：安装被检水表，调节激光传感器组各激光传感器的位置；

S2：建立被检水表的检定工况，开始进行被检水表检定；

S3：根据激光传感器的测距原理将被检水表指针转动圈数转换成激光传感器的脉冲数，激光传感器读数系统自动记录每个激光传感器发送的脉冲数；

S4：激光传感器读数系统根据记录的脉冲数换算成流经被检水表的体积示值，根据流经各被检水表的实际体积计算被检水表的示值误差。

建立被检水表的外部检定工况包括在水表的额定流量范围内通水，排除表内和检定装置管道内的空气；调节检定装置的流量到检定点流量值并保持稳定，并使计量标准器处于工作等待状态等操作，使水表在稳定流量下正常工作。

作为优选，根据激光传感器的测距原理进行数据采集的过程为：激光传感器对准被检水表表盘，当检测到指针时，激光传感器测得的距离较小，当检测到表盘时，激光传感器测得的距离较大，根据激光传感器获得的距离信号识别指针转动圈数；

步骤S3的实施过程包括：当被检水表指针转到激光照射点时，该激光照射点对应的激光传感器相应地发送一个脉冲，指针每转动一圈，激光传感器组中的每一个激光传感器均发送一个脉冲，激光传感器读数系统自动记录各个激光传感器的脉冲数并计算总脉冲数。

在水表末位指针转动时利用激光传感器的测距原理，激光传感器对准水表表盘，当检测到指针时，激光传感器测得的距离较小，检测到表盘时，测得的距离较大，因此可根据获得的距离信号识别指针转动圈数。当指针转到激光照射点时，该点对应的激光传感器相应地发送一个脉冲，即指针每转动一圈(一圈代表一个固定的流量值，如1L)激光传感器组中的每一个激光传感器发送一个脉冲；根据记录的脉冲数，按照相应的计算公式转换成该表的累积流量示值，结合标准器测得的实际体积计算出被检水表的示值误差，原始记录和检定证书自动生成，实现检定全过程自动化。

作为优选，调节激光传感器组各激光传感器位置的过程包括：调节激光传感器组的位置使各个激光传感器对准被检水表末位指针所在的表盘；使各个激光传感器的光源发射到被检水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内；使各个激光传感器在被检水表上的激光照射点在圆周上呈均匀环绕分布。激光传感器组包括若干个激光传感器，采用多个激光传感器形成多光源发射到机械式水表末位指针所在的表盘上，使激光照射点沿着圆周均匀分布，可进一步使激光照射点形成的圆环圆心对准被检水表的表盘中心；当设置N个激光传感器时，指针表盘上有N个均匀分布的照射点，测控系统分别记录每个激光传感器发送的脉冲信号，当末位指针转过一圈时，测控系统一共能收到N个脉冲信号。相比于常见的基于单个激光传感器的自动读数装置，基于多光源激光传感器的检定装置检定信号分辨力将提升到N倍，因此最少检定用水量相应地可以减少至1/N，检定时间也降低至1/N，尤其在检测最小流量点、分界流量点的示值误差时，能大大缩减检定时间。

作为优选，激光传感器读数系统记录每个激光传感器发送的脉冲数时，通过对比各激光传感器发送的脉冲信号数进行被检水表干扰检测和干扰修正，被检水表干扰修正的过程包括：

检定过程中末位指针每经过一个照射点，对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录不同激光传感器的脉冲数；设置被检水表对应的激光传感器数量是N时，当指针转过一圈，激光传感器读数系统收到N个激光传感器各发送过来的一个脉冲信号，一共收到N个信号；当指针转过M圈时，判断是否每一个激光传感器都发送M个信号，若存在激光传感器的发送信号数少于M，则判断对应的激光传感器丢失脉冲信号，修正对应激光传感器的异常脉冲数。

当用单个激光传感器记录被检机械式水表末位指针转动圈数时，存在较多的噪声干扰，比如光线阴暗变化、表盘气泡、检定装置振动等的干扰，而基于多光源激光传感器的检定装置能起到互相验证的作用；将水表安装在检定装置上，使各组激光传感器光源发射到被检水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域任一圆周上呈均匀分布并保持稳定；检定过程中末位指针每经过一个照射点，对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录不同激光传感器的脉冲数；可设被检水表对应的激光传感器数量是N，指针转过一圈时，激光传感器读数系统将收到N个激光传感器各发送过来的一个脉冲信号，一共收到N个信号；当指针转过M圈时，每一个激光传感器都将发送M个信号，若出现个别激光传感器发送信号数少于M，则表明这个激光传感器可能丢失了脉冲信号，此时修正异常的脉冲数，得到正确的脉冲数进行累积流量示值计算，即达到多个传感器互相校验的效果，提高抗噪声干扰(光线阴暗变化、表盘气泡、检定装置振动等)的能力，提高检定的准确度和可靠性。

作为优选，进行被检水表检定时，当判定被检水表通水量达到最小检定用水量后，同步触发激光传感器读数系统和计量标准器结束测试，开始进行累积体积示值、实际体积和示值误差计算；被检水表的最少检定用水量计算式如下：

其中，Q_min为最少检定用水量，Q₀为机械表末位指针转动一圈对应的体积，N为激光传感器组的光源数，Z为检定规程要求的与被检水表准确度等级对应的检定信号分辨力倍数。通过采用多光源激光传感器，检定用水量可减少至单个传感器读数装置的1/N，如采用4个激光传感器为一组读数装置，则检定用水量将减少至1/4、检定时间也相应减少至1/4；特别是对于最小流量点的检定，因水流慢、末位指针转动一圈所需时间长，节约的检定时间更为显著。

作为优选，被检水表的累积体积示值计算式如下：

其中，Q代表被检水表累积体积示值，Q₀代表被检水表末位指针转动一圈对应的体积，N代表激光传感器组的光源数，n代表检定过程中接收到的激光传感器组总的脉冲数。

一种基于多光源激光传感器的水表检定装置，利用上述方法，包括供水系统、管道系统、瞬时流量指示器、计量标准器、换向机构、测量辅助系统和激光传感器读数系统，所述供水系统通过所述管道系统依次与所述激光传感器读数系统、所述瞬时流量指示器、所述计量标准器和所述换向机构连接，所述管道系统包括被检水表安装模块，所述激光传感器读数系统包括传感器组检测模块，所述传感器组检测模块与所述被检水表安装模块连接。本装置主要由供水系统(水箱、水泵、稳压容器等)，管道系统(工艺管道、被检水表安装模块即测量段和夹表器等)，瞬时流量指示器，计量标准器和换向机构，测量辅助系统(如计时仪表、密度测量仪表、水温水压测量仪表等)以及激光传感器读数系统组成。本装置通过被检水表安装模块安装一个或多个被检水表，通过传感器组检测模块记录脉冲数，用于换算成流经被检水表的体积示值。

作为优选，所述传感器组检测模块包括若干个激光传感器组和若干个用于调节传感器位置的传感器调节机构，所述激光传感器组包括若干个激光传感器，所述传感器调节机构设有若干个定位卡槽，每个定位卡槽均设有若干个卡槽按钮。

多光源激光传感器读数系统通过卡槽式装置调节定位，以适应不同厂家不同规格型号水表的末位指针表盘的大小差异进行激光传感器的位置调整。以4个激光传感器为一组多光源激光传感器读数系统为例，卡槽式装置设有4个卡槽，每个卡槽有4个卡位，因激光传感器组的多光源点需要照射到水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内，因此当水表的末位指针表盘大小有差异时，需要调节照射点位，可以滑动卡槽上的激光传感器，调节其位置，并通过卡位按钮固定位置。通过该定位装置，可以保证各激光传感器的照射点沿圆周方向均匀分布并保持稳定，同时激光传感器移动灵活、调节便捷。此外，传感器调节机构还可以设置柔性支撑杆，柔性支撑杆的一端固定，另一端安置定位盘，定位盘上设置若干个定位卡槽来安置激光传感器，可通过柔性支撑杆调节定位卡槽上激光传感器的照射角度和与被检水表的距离。

本发明的实质性效果是：本发明通过供水系统、管道系统、瞬时流量指示器和计量标准器等装置建立被检水表的外部检定工况，通过激光传感器读数系统自动获取被检水表的体积示值，快速实现被检水表的示值误差检定，激光传感器读数系统将多个激光传感器形成多光源发射到机械式水表末位指针所在的表盘上，使激光照射点沿着圆周均匀分布，当设置N个激光传感器时，使检定装置检定信号分辨力提升到N倍，在检测最小流量点、分界流量点的示值误差时，能大大缩减检定时间；能够根据多个激光传感器起到互相校验的作用，提高抗噪声干扰的能力，提高检定的准确度和可靠性；多个激光传感器均匀环绕对准被检水表末位指针表盘，在水表末位指针转动时利用激光传感器的测距原理，即激光传感器探测到距离变化，形成了电平信号的变化，根据电平信号的变化来发送脉冲。当指针经过激光照射点时，对应激光传感器测得距离变化获得脉冲信号，根据获得的脉冲信号识别指针转动圈数，根据记录的总脉冲数换算成流经水表的体积示值，与流经水表的实际体积对比计算得到被检水表在检定点的示值误差，提高了水表检定质量和效率。

附图说明

图1为本实施例在被检水表表盘上激光照射点的位置示意图；

图2为本实施例的检定装置结构示意图；

图3为本实施例传感器调节机构的组成示意图；

图4为本实施例采用换向法进行水表检定被检水表个数为1时的实施步骤示意图；

图5为本实施例采用换向法进行水表检定被检水表个数大于1时的实施步骤示意图；

图6为本实施例采用流量时间法进行水表检定的实施步骤示意图。

其中：1、水箱，2、水泵，3、稳压容器，4、夹表器，5、被检水表，6、激光传感器组，7、计算机及检定软件系统，8、可编程逻辑控制器，9、流量调节阀，10、瞬时流量指示器，11、工作量器及换向器，12、放水阀门，13、进水阀门，14、传感器调节机构，15、定位卡槽，16、卡槽按钮，17、激光照射点。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，包括如下步骤：

S1：安装被检水表5，调节激光传感器组6各激光传感器的位置；调节激光传感器组6各激光传感器位置的过程包括：调节激光传感器组6的位置使各个激光传感器对准被检水表5末位指针所在的表盘；使各个激光传感器的光源发射到被检水表5末位指针转动一圈扫过的圆形区域内；使各个激光传感器在被检水表5上的激光照射点17在圆周上呈均匀环绕分布。激光传感器组6包括若干个激光传感器，采用多个激光传感器形成多光源发射到机械式水表末位指针所在的刻度盘上，使激光照射点17沿着圆周均匀分布，如图1所示，可进一步使激光照射点17形成的圆环圆心移至被检水表5的末位指针所在的刻度盘中心；当设置N个激光传感器时，指针表盘上有N个均匀分布的照射点，测控系统分别记录每个激光传感器发送的脉冲信号，当末位指针转过一圈时，测控系统一共能收到N个脉冲信号。相比于常见的基于单个激光传感器的自动读数装置，基于多光源激光传感器的检定装置检定信号分辨力将提升到N倍，因此最少检定用水量相应地可以减少至1/N，检定时间也降低至1/N，尤其在检测最小流量点、分界流量点的示值误差时，能大大缩减检定时间。

S2：建立被检水表5的检定工况，开始进行被检水表5检定；建立被检水表5的外部检定工况包括在水表的额定流量范围内通水，排除表内和检定装置管道内的空气；调节检定装置的流量到检定点流量值并保持稳定，并使计量标准器处于工作等待状态等操作，使水表在稳定流量下正常工作。

S3：根据激光传感器的测距原理将被检水表5指针转动圈数转换成激光传感器的脉冲数，激光传感器读数系统自动记录每个激光传感器发送的脉冲数；根据激光传感器的测距原理进行数据采集的过程为：激光传感器对准被检水表5末位指针的刻度盘，末位指针持续旋转，当指针转至激光照射点时，激光传感器测得的距离即指针与激光接收器的距离较小，当指针转离激光照射点时，激光传感器测得的距离即表盘与激光接收器的距离较大，根据激光传感器获得的距离不同、设置在距离较小时发送脉冲信号从而识别指针转动圈数；

步骤S3的实施过程包括：当被检水表5指针转到激光照射点17时，该激光照射点17对应的激光传感器相应地发送一个脉冲，指针每转动一圈，激光传感器组6中的每一个激光传感器均发送一个脉冲，激光传感器读数系统自动记录各个激光传感器的脉冲数并计算总脉冲数。

进行被检水表检定时，当判定被检水表通水量达到最小检定用水量后，同步触发激光传感器读数系统和计量标准器结束测试，开始进行累积流量示值、实际体积和示值误差计算，被检水表5的最少检定用水量计算式如下：

其中，Q_min为最少检定用水量，单位m³或L；Q₀为机械表末位指针转动一圈对应的体积，单位m³或L；N为激光传感器组的光源数；Z为检定规程要求的被检水表准确度等级对应的检定信号分辨力的倍数。

通过采用多光源激光传感器，检定用水量可减少至单个传感器读数装置的1/N，如采用4个激光传感器为一组读数装置，则检定用水量将减少至1/4、检定时间也相应减少至1/4；特别是对于最小流量点的检定，因水流慢、末位指针转动一圈所需时间长，节约的检定时间更为显著。

被检水表5的累积体积示值计算式如下：

其中，Q代表被检水表累积体积示值，单位m³或L；Q₀代表被检水表末位指针转动一圈对应的体积，单位m³或L；N代表激光传感器组的光源数；n代表检定过程中接收到的激光传感器组6总的脉冲数。

S4：激光传感器读数系统根据记录的脉冲数换算成流经被检水表5的累积体积示值，根据计量标准器自动测得的流经各被检水表5的实际体积自动计算被检水表5的示值误差。完成本流量点的检定，转入S2步骤，直至完成全部流量点的检定。根据记录的脉冲数，按照相应的计算公式转换成该表的累积流量示值，结合标准器测得的实际体积计算出被检水表5的示值误差，原始记录和检定证书自动生成，实现检定全过程自动化。

激光传感器读数系统记录每个激光传感器发送的脉冲数时，通过对比各激光传感器发送的脉冲信号数进行被检水表5干扰检测和干扰修正，被检水表5干扰修正的过程包括：检定过程中末位指针每经过一个照射点，对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录不同激光传感器的脉冲数；当指针转过一圈时，激光传感器读数系统收到N个激光传感器各发送过来的一个脉冲信号，一共收到N个信号；当指针转过M圈时，判断是否每一个激光传感器都发送M个信号，若存在激光传感器的发送信号数少于M，则判断对应的激光传感器丢失脉冲信号，修正对应激光传感器的异常脉冲数。

当用单个激光传感器记录被检机械式水表末位指针转动圈数时，存在较多的噪声干扰，比如光线阴暗变化、表盘气泡、检定装置振动等的干扰，而基于多光源激光传感器的检定装置能起到互相验证的作用；将水表安装在检定装置上，使各组激光传感器光源发射到被检水表5末位指针转动一圈扫过的圆形区域任一圆周上呈均匀分布并保持稳定；检定过程中末位指针每经过一个照射点，对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录不同激光传感器的脉冲数；可设被检水表对应的激光传感器数量是N，即指针转过一圈时，激光传感器读数系统将收到N个激光传感器各发送过来的一个脉冲信号，一共收到N个信号；当指针转过M圈时，每一个激光传感器都将发送M个信号，若出现个别激光传感器发送信号数少于M，则表明这个激光传感器可能丢失了脉冲信号，此时修正异常的脉冲数，得到正确的脉冲数进行累积流量示值计算，即达到多个传感器互相校验的效果，提高抗噪声干扰(光线阴暗变化、表盘气泡、检定装置振动等)的能力，提高检定的准确度和可靠性。

一种基于多光源激光传感器的水表检定装置，如图2所示，利用上述方法进行检定，包括供水系统、管道系统、瞬时流量指示器10、计量标准器、换向机构、测量辅助系统和激光传感器读数系统，供水系统通过管道系统依次与激光传感器读数系统、瞬时流量指示器10、计量标准器和换向机构连接，管道系统包括被检水表安装模块，激光传感器读数系统包括传感器组检测模块，传感器组检测模块与被检水表安装模块连接。本装置主要由供水系统(水箱1、水泵2、稳压容器3、进水阀门13、放水阀门12等)，管道系统(工艺管道、被检水表安装模块即测量段和夹表器4等)，流量调节阀9，瞬时流量指示器10，计量标准器和换向机构(即工作量器及换向器11)，测量辅助系统(如计时仪表、密度测量仪表、水温水压测量仪表等)以及激光传感器读数系统组成。本实施例通过被检水表安装模块安装一个或多个被检水表5，通过传感器组检测模块记录脉冲数，用于换算成流经被检水表5的累积体积示值。激光传感器读数系统可通过可编程逻辑控制器8进行脉冲数记录，可通过计算机及检定软件系统7进行被检水表5的体积示值换算和示值误差计算，可编程逻辑控制器8和软件系统除了自动采集水表读数，也可以起到控制作用，例如控制激光传感器读数系统与计量标准器同步采集、控制读数系统的检定开始、结束等。

所述传感器组检测模块如图3所示，包括若干个激光传感器组6和若干个用于调节传感器位置的传感器调节机构14，所述激光传感器组6包括若干个激光传感器，所述传感器调节机构14设有若干个定位卡槽15，每个定位卡槽15均设有若干个卡槽按钮16。

多光源激光传感器读数系统通过卡槽式装置调节定位，以适应不同厂家不同规格型号水表的末位指针表盘的大小差异进行激光传感器的位置调整。以4个激光传感器为一组多光源激光传感器读数系统为例，卡槽式装置设有4个卡槽，每个卡槽有4个卡位，因激光传感器组6的多光源点需要照射到水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内，因此当水表的末位指针表盘大小有差异时，需要调节照射点位，可以滑动卡槽上的激光传感器，调节其位置，并通过卡位按钮固定位置。通过该定位装置，可以保证各激光传感器的照射点沿圆周方向均匀分布并保持稳定，同时激光传感器移动灵活、调节便捷。

本实施例通过激光传感器对机械式水表的末位指针转动圈数进行检测，在末位指针转动时利用激光传感器的测距原理，当检测到末位指针时，激光传感器测得的距离较小，检测到指针所在表盘时，测得的距离较大，因此可根据获得的距离信号识别指针转动圈数。本实施例设置为检测到末位指针，即短距离时，激光传感器发送一个脉冲。设置多个激光传感器为一组检测装置，同时检测末位指针，如设置4个激光传感器，使其激光沿圆周均匀照射到末位指针转动一圈扫过的圆形区域内，即末位指针所在表盘上有4个照射点，当指针转过一圈时，测控系统能收到4个脉冲信号，相比于常规的单个激光传感器自动读数装置，基于多光源激光传感器的检定装置分辨力将提升至4倍，则最少检定用水量减少至1/4，检定时间降低至1/4，大大提高了检定效率。

本实施例可采用高精度电子秤或标准表作为计量标准器自动采集流经水表的实际体积，结合多光源激光传感器读数系统自动采集水表读数，实现检定全过程自动监测控制，原始记录和检定证书自动生成。检定具体过程如下：

水表检定装置计量标准器采用电子秤时，采用换向法进行机械式水表检定。当被检水表5个数为1时，则按照以下程序检定：步骤1)将水表安装在检定装置上，使激光传感器组6的光源发射到水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内、在一固定圆周上均匀分布并保持稳定；步骤2)在水表的额定流量范围内通水，排除表内和检定装置管道内的空气；步骤3)调节检定装置的流量到检定点流量值并保持稳定，并使计量标准器处于工作等待状态；步骤4)水表指针处于运动状态，当接收到激光传感器组6发送的第一个脉冲(脉冲数记为0)时同步启动换向器，将水流引向收集容器，检定开始；步骤5)检定过程中水表末位指针每经过一个激光照射点17，该点对应的激光传感器发送一个脉冲，测控系统分别自动记录每个激光传感器所发送的脉冲数并计算总的脉冲数；步骤6)水表流过规定的时间或检定用水量之后，等接收到激光传感器组6下一个脉冲时，停止脉冲数累积并同步启动换向器将水流引开；步骤7)测控系统根据记录的脉冲数换算成流经水表的体积示值，自动读取计量标准器读数并计算流经水表的实际体积，比较计算得到水表在该检定点的示值误差。步骤8)重复步骤3)至步骤7)，直至完成全部流量点的检定。

当被检水表5个数大于1时，每个水表配备一组激光传感器，按照以下程序检定：步骤1)将全部水表安装在检定装置上，使各组激光传感器光源发射到对应水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内、在一固定圆周上均匀分布并保持稳定；步骤2)在水表的额定流量范围内通水，排除表内和检定装置管道内的空气；步骤3)调节检定装置的流量到检定点流量值并保持稳定，并使计量标准器处于工作等待状态；步骤4)水表指针处于运动状态，启动换向器，将水流引向收集容器并同步记录装置的起始时间；步骤5)记录换向后每个水表对应的激光传感器组6发送的第一个脉冲(脉冲数记为0)及相应的检定起始时间，检定过程中各表末位指针每经过一个激光照射点17，该点对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录各被检表各激光传感器的脉冲数并累积计算各表总的脉冲数；步骤6)水表流过规定的时间或检定用水量之后，启动换向器将水流引开并同步记录装置的终止时间；步骤7)换向后接收到每个水表对应激光传感器组6发送的下一个脉冲时，停止记录该表脉冲数，并记录相应的检定终止时间；步骤8)根据每个被检表总的脉冲数计算流经该表的流量示值，自动读取计量标准器读数并计算装置测得的实际体积，分别计算代表水表读数的脉冲计数时间和装置的检定时间，将装置测得的实际体积按两个时间差异修正到与水表读数时间一致的体积作为流经水表的实际体积，最终计算各水表在该检定点的示值误差。步骤9)重复步骤3)至步骤8)，直至完成全部流量点的检定。

水表检定装置计量标准器采用标准表时，采用流量时间法进行水表检定。每个水表配备一组激光传感器，按照以下程序检定：步骤1)将全部水表安装在检定装置上，使各组激光传感器光源发射到对应水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内、在一固定圆周上均匀分布并保持稳定；步骤2)在水表的额定流量范围内通水，排除表内和检定装置管道内的空气；步骤3)调节检定装置的流量到检定点流量值并保持稳定，并使计量标准器处于工作等待状态；步骤4)水表指针处于运动状态，当接收到所有被检表的第一个脉冲信号时使装置测控系统同步开始接收标准表流量信号并记录装置的起始时间，该时间同时也是该被检表的检定起始时间(此时该表脉冲数记为0)；步骤5)此后当接收到其他被检表的第一个脉冲信号(脉冲数记为0)时，作为其检定起始时间，检定过程中各表末位指针每经过一个激光照射点17，该点对应的激光传感器就发送一个脉冲，分别记录各被检表的不同激光传感器的脉冲数并累积各表的总脉冲数；步骤6)水表流过规定的检定用水量之后，依次记录每个被检表的激光传感器组6发送的下一个脉冲及相应的时间作为被检表检定终止时间，所有被检表的最后一个脉冲作为装置的终止时间并同时停止接收标准表信号；步骤7)根据每个被检表总的脉冲数换算成流经该表的体积示值，将标准表的流量信号在各被检表的检定起始时间至检定终止时间之间积分，作为流经各被检表的实际体积，通过比较以上2个体积值计算各水表在该检定点的示值误差。步骤8)重复步骤3)至步骤7)，直至完成全部流量点的检定。

本实施例通过供水系统、管道系统、瞬时流量指示器10和计量标准器等装置建立被检水表5的外部检定工况，通过激光传感器读数系统自动获取被检水表5的体积示值，快速实现被检水表5的示值误差检定，激光传感器读数系统将多个激光传感器形成多光源发射到机械式水表末位指针所在的表盘上，使激光照射点17沿着圆周均匀分布，当设置N个激光传感器时，使检定装置检定信号分辨力提升到N倍，在检测最小流量点、分界流量点的示值误差时，能大大缩减检定时间；能够根据多个激光传感器起到互相校验的作用，提高抗噪声干扰的能力，提高检定的准确度和可靠性；多个激光传感器均匀环绕对准被检水表5末位指针表盘，在水表末位指针转动时利用激光传感器的测距原理，即激光传感器探测到距离变化，形成了电平信号的变化，根据电平信号的变化来发送脉冲。具体表现为将多个激光传感器光源发射到机械式水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域，末位指针持续旋转，当指针转至激光照射点17时，对应激光传感器测得的距离即指针与激光接收器的距离较小，当指针转离激光照射点17时，激光传感器测得的距离即表盘与激光接收器的距离较大，根据激光传感器获得的距离不同、设置在距离较小时发送脉冲信号从而识别指针转动圈数，根据记录的总脉冲数换算成流经水表的体积示值，与流经水表的实际体积对比计算得到被检水表5在检定点的示值误差，提高了水表的检定质量和效率。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：安装被检水表，调节激光传感器组各激光传感器的位置；

S2：建立被检水表的检定工况，开始进行被检水表检定；

S3：根据激光传感器的测距原理将被检水表指针转动圈数转换成激光传感器的脉冲数，激光传感器读数系统自动记录每个激光传感器发送的脉冲数；

S4：激光传感器读数系统根据记录的脉冲数换算成流经被检水表的体积示值，根据流经各被检水表的实际体积计算被检水表的示值误差。

2.根据权利要求1所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，根据激光传感器的测距原理进行数据采集的过程为：激光传感器对准被检水表表盘，当检测到指针时，激光传感器测得的距离较小，当检测到表盘时，激光传感器测得的距离较大，根据激光传感器获得的距离信号识别指针转动圈数；

步骤S3的实施过程包括：当被检水表指针转到激光照射点时，该激光照射点对应的激光传感器相应地发送一个脉冲，指针每转动一圈，激光传感器组中的每一个激光传感器均发送一个脉冲，激光传感器读数系统自动记录各个激光传感器的脉冲数并计算总脉冲数。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，调节激光传感器组各激光传感器位置的过程包括：调节激光传感器组的位置使各个激光传感器对准被检水表末位指针所在的刻度盘；使各个激光传感器的光源发射到被检水表末位指针转动一圈扫过的圆形区域内；使各个激光传感器在被检水表上的激光照射点在圆周上呈均匀环绕分布。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，激光传感器读数系统记录每个激光传感器发送的脉冲数时，通过对比各激光传感器发送的脉冲信号数进行被检水表干扰检测和干扰修正，被检水表干扰修正的过程包括：

检定过程中末位指针每经过一个照射点，对应的激光传感器发送一个脉冲，分别记录不同激光传感器的脉冲数；设置被检水表对应的激光传感器数量是N时，当指针转过一圈，激光传感器读数系统收到N个激光传感器各发送过来的一个脉冲信号，一共收到N个信号；当指针转过M圈时，判断是否每一个激光传感器都发送M个信号，若存在激光传感器的发送信号数少于M，则判断对应的激光传感器丢失脉冲信号，修正对应激光传感器的异常脉冲数。

5.根据权利要求1所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，进行被检水表检定时，当判定被检水表通水量达到最小检定用水量后，同步触发激光传感器读数系统和计量标准器结束测试，开始进行累积体积示值、实际体积和示值误差计算；

被检水表的最少检定用水量计算式如下：

其中，Q_min为最少检定用水量，Q₀为机械表末位指针转动一圈对应的体积，N为激光传感器组的光源数，Z为检定规程要求的被检水表准确度等级对应的检定信号分辨力的倍数。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定方法，其特征在于，被检水表的累积体积示值计算式如下：

其中，Q代表被检水表累积体积示值，Q₀代表被检水表末位指针转动一圈对应的体积，N代表激光传感器组的光源数，n代表检定过程中接收到的激光传感器组总的脉冲数。

7.一种基于多光源激光传感器的水表检定装置，利用如权利要求1-6所述的任意一项方法，其特征在于，包括供水系统、管道系统、瞬时流量指示器、计量标准器、换向机构、测量辅助系统和激光传感器读数系统，所述供水系统通过所述管道系统依次与所述激光传感器读数系统、所述瞬时流量指示器、所述计量标准器和所述换向机构连接，所述管道系统包括被检水表安装模块，所述激光传感器读数系统包括传感器组检测模块，所述传感器组检测模块与所述被检水表安装模块连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于多光源激光传感器的水表检定装置，其特征在于，所述传感器组检测模块包括若干个激光传感器组和若干个用于调节传感器位置的传感器调节机构，所述激光传感器组包括若干个激光传感器，所述传感器调节机构设有若干个定位卡槽，每个定位卡槽均设有若干个卡槽按钮。

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