СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Измерительные приборы ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПОВЕРОЧНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПОВЕРОЧНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОВЕРКИ РАСХОДОМЕРОВ-СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТИ

© Василий Петрович Каргапольцев, заместитель директора ОКБ “Гидродинамика”,

© Александр Васильевич Косолапов, главный метролог ОКБ “Гидродинамика”,

Контакт с авторами: info@gidrodinamika.com

610035, г. Киров, а/я 2208, ул. Базовая 3, тел/факс (8332) 56-84-59, 56-84-39

При проведении поверки водосчетчиков, теплосчетчиков, расходомеров счетчиков жидкости поверочные установки являются в соответствии с поверочной схемой рабочими эталонами. Поэтому их метрологические характеристики должны определяться более строго, чем для рабочих средств измерений. В рамках статьи рассматривается методика определения основных метрологических характеристик поверочных установок на примере поверочной установки УПСЖ 50. Полученные результаты испытаний позволяют подтвердить пригодность такой установки для поверки приборов класса точности 0,15, а также для проведения испытаний на этапе разработки новых приборов учета, при проведении градуировки, калибровки, настройки при выпуске приборов из производства или после ремонта.

Определение метрологических характеристик автоматизированных поверочных установок для поверки приборов учета расхода и объема является достаточно серьезной проблемой, решение которой позволяет обеспечить единство измерений и достоверность результатов поверки рабочих средств измерений (СИ).

Обязательными действиями, проводимыми при испытаниях для целей утверждения типа СИ, являются оценка правильности выражения метрологических характеристик (МХ), тщательное исследование составляющих погрешностей, оценка влияющих факторов и в конечном итоге определение порядка расчета погрешностей поверочной установки.

Какие бы элементы (в том числе и СИ) не входили в состав поверочной установки, последняя (тем более на этапе испытаний) должна рассматриваться как рабочий эталон, имеющий необходимые МХ в соответствии с поверочной схемой по конкретному виду измерений. Отметим, что в современных поверочных установках видов измерений может быть несколько (например, измерение массы и объема жидкости весовым устройством, измерение расхода и объема эталонным расходомером, измерение температуры, давления рабочей жидкости и другие).

Дальнейшие рассуждения проведем на основе результатов испытаний поверочной установки УПСЖ 50/ВМ для поверки водосчетчиков, расходомеров – счетчиков жидкости, выпускаемых ООО “ОКБ “Гидродинамика” (г.Киров) и представленной на рисунке 1.

Установка обеспечивает измерение массы (объема) весовым устройством (ВУ) с погрешностью не более + 0,05 %; измерение объема эталонными расходомерами - счетчиками

не более + 0,25 %.

При наличии в составе установки весового устройства обеспечивается возможность поверки расходомеров-счетчиков, входящих в состав установки и “используемых в качестве эталонных”*, без их демонтажа из гидравлического тракта.

1. Определение МХ весового устройства

ВУ представляет собой встроенные весы для статического взвешивания и выполнено на основе тензорезисторных датчиков.

В качестве основных МХ выбирается диапазон измерения массы и предел относительной погрешности в этом диапазоне.

Для определения относительной погрешности ВУ используются гири М1.

В каждой выбранной точке диапазона измерений массы производится серия измерений и последующая обработка результатов.

Для каждого измерения в серии определяют значение относительной погрешности

δвi , %, по формуле:

___________________

* в кавычках приведено определение, которое требуют записывать центры испытаний СИ

δвi = 100•(G вi - Gэтi) / Gэтi, ( 1 )

где Gэтi – общая масса установленных на весовое устройство эталонных гирь, кг;

G вi – показания индикатора весового устройства на мониторе компьютера, кг;

и определяют среднее значение относительной погрешности по серии измерений.

Рисунок 1 – Внешний вид поверочной установки УПСЖ 50/ВМ

Основные характеристики:

- диапазон воспроизводимых расхода от 0,02 до 50 м3/ч;

- диаметр условного прохода поверяемых приборов от 15 до 50 мм;

- габаритные размеры 2,4х1,2х1,9 м;

- количество одновременно поверяемых приборов от одного (Ду=50 мм) до четырех (Ду=15 мм)

Для каждой серии измерений вычисляют среднее квадратическое отклонение по формуле

( 2 )

 

где Gi – значение массы при i – ом измерении;

n – число измерений;

( 3 ) 

Систематическую погрешность результата измерений вычисляют по формуле

θв= 1,1• δэ2 + δСВ 2 , ( 4 )

где δэ – систематическая погрешность эталонной меры (гири М1, δэ = + 0,005 %);

δСВ – систематическая погрешность (максимальное значение из серии измерений);

1,1 – коэффициент для доверительной вероятности Р = 0,95.

Предел относительной погрешности ВУ в диапазоне измерения определяют по формуле

δВ = θв+ tp•max(S), ( 5 )

где tp – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р = 0,95;

max(S) – максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Результаты определения погрешности ВУ при наименьшем и наибольшем пределах взвешивания при проведении испытаний приведены в таблице 1.

Т а б л и ц а 1

Общая

масса гирь, кг

Номер

измерения

Показания ВУ

на мониторе,

кг

δвi, %

S, %

θВ, %

δВ, %

10

1

9,997

-0,0300

0,0112

0,0164

0,044

2

9,996

-0,0400

3

9,998

-0,0200

4

9,997

-0,0300

5

9,999

-0,0100

6

9,996

-0,0400

7

9,996

-0,0400

8

9,999

-0,0100

9

9,997

-0,0300

10

9,998

-0,0200

11

9,999

-0,0100

250

1

249,997

-0,0012

0,0045

0,0025

0,013

2

250,001

0,0004

3

250,002

0,0008

4

250,007

0,0028

5

250,015

0,0060

6

250,012

0,0048

7

250,011

0,0044

8

250,008

0,0032

9

250,008

0,0032

10

250,014

0,0056

11

250,017

0,0068

2. Определение МХ расходомеров-счетчиков

В качестве основных МХ для эталонных расходомеров-счетчиков (РСЭ) выбирается диапазон измерения расхода и предел относительной погрешности.

Как правило, диапазон измерения расхода одного расходомера гораздо меньше, чем диапазон, приписываемый поверочной установке. Так, например, для установки УПСЖ 50/ВМ используется два электромагнитных расходомера-счетчика (на рисунке 1 справа) для измерения расхода от 0,02 до 50 м3/ч.

Используемые расходомеры имеют свои МХ, соответствие которых подтверждается при первичной поверке при выпуске из производства. Однако при включении в конкретный гидравлический тракт поверочной установки эти характеристики могут отличаться от указанных в эксплуатационной документации. Для приведения характеристики преобразования РСЭ к номинальной предварительно производится процедура градуировки в ряде точек диапазона измерения. Результаты градуировки сохраняются в управляющей программе в виде таблицы коэффициентов и в дальнейшем используются для измерения. В промежуточных точках устанавливаемого расхода погрешность определяется с использованием кусочно-линейной аппроксимации. Данная процедура применяется перед первичной поверкой при выпуске из производства или после ремонта, а доступ к ней возможен только по паролю, устанавливаемому изготовителем.

Погрешность РСЭ определяют путем сравнения объема воды, поступившей в накопительный резервуар, с объемом воды, прошедшей через РСЭ.

Расчет относительной погрешности результатов измерений δРi , %, производят по формуле:

δРi = ((VPi - VMi) / VMi) • 100 , ( 6 )

где VРi – показания РСЭ, дм3 (л);

Vмi – объем воды в накопительном резервуаре, дм3 (л).

Объем воды определяется по результатам измерения массы GВi , кг, весовым устройством

Vмi = Квв • G Вi , ( 7 )

где Квв – коэффициент зависимости, учитывающий плотность воды при конкретной температуре и выталкивающую силу воздуха при измерении массы, дм3/кг.

П р и м е ч а н и е – Коэффициент КВВ является функцией параметров окружающей среды (давление, температура рабочей жидкости). Конкретные значения коэффициента КВВ рассчитываются в программе по эмпирическим формулам.

По полученным значениям вычисляют случайную и систематическую составляющие относительной погрешности по формулам:

, ( 8 ) 

где Vi – измеренное значение объема;

V - среднее значение результатов измерений.

θv = 1,1• δp2 + δВ 2 , ( 9 )

где δр – систематическая погрешность результатов измерений;

δв – относительная погрешность весового устройства.

Относительная погрешность РСЭ определяется по формуле

δРСЭ = = θv+ tp•max(S(V) ), ( 10 )

где tp – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности Р = 0,95;

max(S(V)) – максимальное значение средней квадратической погрешности в диапазоне измерений.

Полученные значения погрешности РСЭ для начальных и конечных точек диапазона расхода приведены в таблице 2 и не превышают 0,225 %.

3. Определение МХ поверочной установки

Определение основной относительной погрешности установки производят расчетным путем.

Основную относительную погрешность установки δУВ, %, при измерении массы (объема) ВУ определяют по формуле

δУВ = [δВ2 + δИК2УПП2]1/2, ( 11 )

где δВ – относительная погрешность весового устройства;

δИК – относительная погрешность измерительного канала;

δУПП – относительная погрешность устройства переключения потока.

Основную погрешность установки δУР, %, при измерении объемного расхода (объема) определяют по формуле

δУР = [δРСЭ2 ИК2]1/2 , ( 12 )

где δРСЭ - относительная погрешность РСЭ;

δИК - относительная погрешность измерительного канала.

Т а б л и ц а 2

Значение

расхода

и объема

Номер

измере-

ний

Измеренное

значение объема, дм3

δ Vi, %

S(V), %

θV, %

δРСЭ, %

VPi

VMi

РСЭ 1

Расход

Q = 0,02 м3

Объем

V = 10 дм3 (л)

1

9,610

9,609

0,010

0,056

0,073

0,220

2

9,264

9,257

0,071

3

10,050

10,051

-0,010

4

9,838

9,833

0,051

5

9,439

9,449

-0,106

6

9,250

9,253

-0,032

7

9,716

9,717

-0,010

8

9,438

9,446

-0,080

9

9,491

9,493

-0,021

10

9,304

9,296

0,086

11

9,703

9,688

0,155

РСЭ 1

Расход

Q = 1,99 м3

Объем

V = 100 дм3 (л)

1

100,778

100,815

-0,037

 

0,033

 

 

0,050

0,124

2

100,427

100,410

0,017

3

100,711

100,660

0,050

4

100,464

100,405

0,059

5

100,477

100,465

0,011

6

101,136

101,160

-0,024

7

100,430

100,455

-0,025

8

100,668

100,610

0,058

9

100,833

100,830

0,003

10

101,073

101,055

0,018

11

100,932

100,925

0,007

РСЭ 2

Расход

Q = 2 м3

Объем

V = 100 дм3 (л)

1

101,886

101,823

0,062

 

0,046

 

0,123

 

0,225

2

101,538

101,415

0,116

3

101,819

101,667

0,150

4

101,569

101,409

0,158

5

101,582

101,470

0,111

6

102,248

102,171

0,075

7

101,535

101,459

0,074

8

101,819

101,666

0,150

9

101,775

101,616

0,157

10

101,942

101,838

0,102

11

102,185

102,065

0,117

РСЭ 2

Расход

Q = 50 м3

Объем

V = 250 дм3 (л)

1

249,778

249,815

-0,015

0,014

0,049

0,079

2

249,427

249,411

0,006

3

249,711

249,66

0,021

4

249,464

249,404

0,024

5

249,474

249,464

0,004

6

250,121

250,161

-0,016

7

249,434

249,454

-0,008

8

249,666

249,616

0,020

9

249,838

249,838

0

10

250,170

250,150

0,008

11

250,939

250,929

0,007

Описанный подход к определению МХ поверочной установки и полученные результаты действительных значений погрешностей позволяют утверждать, что при соблюдении всех метрологических норм и правил на поверочной установке может быть проведена поверка водосчетчиков, расходомеров – счетчиков жидкости класса 0,75 и выше при использовании эталонных расходомеров – счетчиков, и класса 0,15 и выше при использовании ВУ.

Кроме того, такая поверочная (по своему основному назначению) установка с подтвержденными МХ может с успехом использоваться для проведения испытаний на этапе разработки новых приборов учета, при проведении градуировки, калибровки, настройки при выпуске приборов из производства или после ремонта.

Дата публикации: 20 сентября 2005
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.