衡器配置对质量法水表检定装置影响

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水表检定装置是检定水表的标准器，主要以计算机为核心，在被检定水表的上部布置摄像装备、高速计算器，对图像采集进行有效连接。计算器能够有效识别出水表指针的具体流量数值，计算流经水表的水量。利用电子衡器的数字传输功能并结合计算机技术，实时与衡器上容器内收集的水量进行比较，并自动得到水表在某流量点的误差值，从而达到水表检验自动化目的。本文详细分析水表检定装置存在问题，提出相应的解决措施，实现对检定装置不断完善的目的。

1水表检定装置基本概述

1.1工作原理

该装置主要工作原理为：在水表检定台上由上位机控制门开关，使用规程规定的流量和用水量经过水表，通过上位机的图像采集模块、图像处理模块、分析识别模块得到流过水表的水量，串口读取计量秤数据，当称重达到规程规定的用水量时，上位机发出命令关闭流量阀门，根据称量前后数值差得到实际用水量，并与之进行比较分析，最终得到水表在各流量点的误差值。采用质量法进行水表检定，稳定可靠，可以更加精准地明确被检定水表的计量特征。

1.2检定装置现状

水表检定装置一般包括以下几种类型：启停容积法和质量法，静态容积法和质量法，标准表法等。原有的水表检定装置大多采用容积法，检定环节需手动操作，并且检定用时长、工作效率和准确度低。近几年水表检定工作量逐年增加，对检定准确性的要求逐渐提高，为提高水表检定装置自动化和智能化水平，新的质量法水表检定装置提高了检定工作效率和检定准确度，并且采用水表检定管理软件实现了水表检定过程的自动化。当前常用的水表检定装置以启停质量法为主开展各项操作，同时结合人工、摄像头自动、红外感应、脉冲信号采集等读取方式获得具体数值，在现实运用过程中功能和效果存在一定差异性，具有各自的优缺点。人工读取数值对水表检定装置而言存在一定的利弊，通常是需要工作人员凭借丰富经验并且精力高度集中，但是难以保证数值具有较高精度。摄像头自动读取在现实工作操作中更加稳定可靠，但是容易受到外部环境因素的影响而暂停工作，在水表检定装置指针存在部分、全部遮挡的情况下，不能采用该种读取方式。红外感应自动读取数值的示值稳定性较差，但是能够在多种类型的水表检定装置中运用，呈现出较强的适用性。脉冲信号采集读取运用范围相对比较小，只在少数脉冲式水表检定中才能应用。

2衡器计量在水表检定装置中的配置

X厂家生产的质量法水表检定装置中配置了1个CS级的传感器，呈现出Emax=150kg的最大称量。X厂家称其能够应用10kg用水量迅速检定常用流量Q3，1kg用水量迅速检定分界流量为Q2，Q1为最小流量。结合相关规定标准，传感器为C级，最大检定分度数为nmax=300。称重传感器应符合以下几种规定：称重传感器最大称量需要满足Emax>Q×Max×R/N。该公式中Emax代表称重传感器最大称量；Q是修正系数，通常大于1；Max代表秤的最大称量；R代表缩小比，综合考量传感器的高要求R取1；N代表数量。最大分度数需要满足nlc≥n。最小静载荷输出恢复至DR需要符合DR≤0.5e×R/N，该公式中R取1，DR未知的情况下，需要符合条件nlc≥Max/e。最小检定分度值需要满足Vmin≤e×R/N。该公式中R为1，称重传感器最小检定分度值≤称分度值。水表检定装置中称量衡器的配置结合相关标准规定，应用该称重传感器仅仅能够配置检定分度数n为3000，检定分度值e为50g的称重衡器，符合Ⅲ级标准。另外，JJG1113—2015《水表检定装置》检定规程中要求，相对示值误差检定结果需要满足装置主标准器累积体积流量的最大允许误差为±0.1%。X厂家称10kg用水量，称重衡器误差需要保持不大于10g，按照0.5e为10g，称重衡器的e为20g，该种情况下称量衡器检定分度数n为7500，和规定的检定分度数3000相差较大，同时秤的n相较于称重传感器nmax较大，严重违背了称重传感器计量学标准规定和计量中误差允许范围，从理论上进行分析该系统存在一定的不稳定性，进而难以保证称量衡器保持长时间稳定。所以，我们需要针对这个水表检定装置合理配置相应的电子天平，Max为30kg、d不大于2g的天平能够有效符合10L的最小用水量需求。当用水量要求在1L的情况下，需要不断提升电子天平的精准度和检定分度，用水量过小难以保证水表检定数量的正确性，同时需要考虑装置的启停效应引入的不确定度。

3质量法水表检定装置的不确定度研究

本文以质量法水表检定装置检定一块LXS15水表为例。该水表Q3为2.5，R为80，按照相关规定推荐的常用流量Q3检定100L，分界和最小流量为Q2，Q1检定10L用水量的不确定度评定。相关工作人员在实际检定过程中，装置温度测量系统获得水温保持在23.2℃，优化评定，设定水密度为1kg/L。用质量法水表检定装置在某次测量时，结合电子秤显示质量和水密度，将该质量转换成具体体积，公式为Va=c×Ma/P。该公式中，Va代表检定用水体积；c代表浮力修正系数；Ma代表电子秤显示质量；P代表检定水密度。称量反复性的标准不确定度R1应用100L用水量的情况下，直接利用相关衡器计量性能要求，称量反复性引入的MPE=±50g，半宽=50g，按照均匀分布，主要包含因子k=3，进而该不确定度R1=50g/3=28.8g。应用10L用水量的情况下，采用衡器计量性能要求，称量反复性引入的MPE=±2g，半宽为25g，按照均匀分布，主要包含因子k=3，进而该不确定度R1=25g/3=14.4g。10L用水用采用Max为30kg，d为2，e为20的Ⅲ级电子天平，按照称量衡器反复性引入的MPE=10g，半宽=10g，按照均匀分布，主要包含因子k=3，进而该不确定度R1=10g/3=5.8g。启停质量法效应的标准不确定R2我们根据相关实验表明，该效应在100L用水量引入的测量误差可以忽略不计，但是在较小用水量的情况下，该测量误差能够实现0.1%，大约10g，按照均匀分布，包含因子k=3，R2=10g/3=5.8g。水表检定装置测量误差的标准不确定度R3应用100L用水量的情况下，按照JJG539—2016《数字指示秤》计量性能标准，称量衡器100kg的称量点，MPE=±50g，半宽=50g，按照均匀分布包含因子k=3，进而该不确定度R3=50g/3=28.8g。应用10L用水量的情况下，采用上述计量性能要求，称量衡器10kg的称量点，MPE=±25g，半宽为25g，按照均匀分布为主，包含因子k=3，进而该不确定度R3=25g/3=14.4g。补偿温度、水密度发生相关转变，采用仪器测温存在误差引入标准不确定度R4该装置没有安装测量检定用水密度的模块，只安装了测温仪用来测量水温度，以达到对用水密度的调整。测温仪检定证书规定的测量误差保持在±1℃，结合温度和水密度转变的相关实验信息数据进行分析，1℃造成的水密度转变≤0.3g/L。按照均匀分布，包含因子k=3，进而100L用水量的过程中，通过温度测量误差的标准不确定度R4=30g/3=17.3g；10L用水量的过程中，通过温度测量误差的标准不确定度R4=3g/3=1.7g。空气浮力的标准不确定度R5结合相关要求，试验人员需要对测量结果开展相应的空气浮力修正，该系数c为1.0011。这个不确定度受使用介质密度、实验室环境中空气密度的影响。系数c最大允许误差范围为±0.0001。按照均匀分布，包含因子k=3，当用水量为100L时，通过装置测量误差的标准不确定度R5=（100000×0.0001）/3=5.8g；当用水量为10L时，通过装置测量误差的标准不确定度R5大约为0.6g。水表示值分辨力引入的标准不确定度R6水表分度值=0.05L，读数的过程中估读到1/5格，0.01L大约为10g，均匀分布，包含因子k=3，通过水表示值分辨力引入的标准不确定R6=10g/3=5.9g。在100L用水量的条件下，这个不确定度R6分量占据比重较小。用水量较小的情况下，这个不确定度R6分量占据比例显著增加。1L用水量的情况将成为关键分量。

4水表检定装置问题解决措施

4.1现代化检定设备

水表检定装置出现的问题大多是由于人工读取数据产生的。针对该类误差可以通过对水表检定装置进行技术改造而有效规避。相关人员可以采用电磁流量计，更加符合现代社会要求，将其放入水表检定装置中，提高数据获取的精准度，同时扩大测量水流范围，进而将检测的相关信息数据直接传输到计算机中，保证测量和记录数据工作的效率和质量。采用先进的计算机技术可以有效转变传统人工检定方式，通过利用计算机自动读取数据，可以最大限度地减少水表检定装置误差。

4.2先进技术改造

在水表检定装置技术改造过程中，相关工作人员应做好充足的准备工作，保证设备质量符合要求，结合现场实际状况和需求，有针对性地设计图纸，结合图纸要求进行实践操作。部分水表检定装置经过长期应用会产生不同程度的腐蚀现象，对该装置信息数据的精准度产生不良影响。因此，相关人员在改造水表装置的过程中，应扩充原有小口径水表装置，应用串联的形式将多个小口径水表和计算机控制系统进行有效连接。另外，相关人员可以在大口径水表检定装置中安装微缩型水流量检定装置，利用稳压罐、稳流阻尼技术有效增强水表检定装置的稳定性。

5结语

衡器配置和计量性能对质量法水表检定装置会产生较大影响。在X厂家宣称的用水量下，不能保证水表检定装置检定的准确性，但是增加一台Max=30kg，d=2g，e=20的Ⅲ级电子衡器就能够有效保证水表检定结果的准确，同时消耗较少的改装成本。

作者:段修全 单位:山东省济宁市质量计量检验检测研究院