摘要
本文基于研究家用和類似用途液位變送器性能試驗(yàn)室環(huán)境溫場校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)結(jié)果分析。家用液位變送器性能試驗(yàn)室（以下簡稱“試驗(yàn)室”）可以模擬不同氣候類型，是用于檢測和研究家用和類似用途液位變送器的重要裝置。試驗(yàn)室由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、測量儀表、傳感器和數(shù)據(jù)采集器等組成，主要用于測試液位變送器溫度、耗電量、能效等參數(shù)。本文詳細(xì)講述了試驗(yàn)室環(huán)境溫場的校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)結(jié)果的計(jì)算過程，希望對(duì)試驗(yàn)人員有一定的幫助，更好的服務(wù)企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)，以確保液位變送器性能檢測的準(zhǔn)確性和一致性。
1 引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家用液位變送器已經(jīng)普及到千家萬戶。家用液位變送器的性能和安全成為生產(chǎn)企業(yè)和消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。由guojia質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局和guojia標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)頒布的GB/T 8059-2016《家用和類似用途液位變送器》于2017年7月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了家用和類似用途液位變送器技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)環(huán)境條件、測量儀器等技術(shù)要求。試驗(yàn)室作為家用液位變送器性能測試的專用檢測設(shè)備，可以模擬亞溫帶、溫帶、亞熱帶、熱帶氣候環(huán)境，以滿足家用液位變送器在不同氣候條件下的測試需求，進(jìn)而評(píng)價(jià)產(chǎn)品的性能和耗電量，因此試驗(yàn)室在液位變送器性能測試中必不可少，在生產(chǎn)企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用。
2 試驗(yàn)室技術(shù)要求
試驗(yàn)室主要由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、測量儀器儀表、環(huán)境工況調(diào)節(jié)機(jī)組組成，主要用于測量液位變送器溫度、電壓、電流、功率、耗電量等參數(shù)，計(jì)量特性如表1所示。
3 試驗(yàn)室環(huán)境溫場校準(zhǔn)
3.1 測量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的擴(kuò)展不確定度應(yīng)小于被校測量儀各參量#大允許誤差覺對(duì)值的1/3，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的測量范圍和功能應(yīng)完全覆蓋被校測量儀的測量范圍和功能。
3.2 環(huán)境溫場布點(diǎn)要求及風(fēng)速測量
校準(zhǔn)點(diǎn)的位置應(yīng)布放在試驗(yàn)室的三個(gè)校準(zhǔn)面上，即上、中、下三層，中層位于試驗(yàn)室?guī)缀沃行牡钠矫嫔�，上層距離中層的距離為（1000±50）mm，下層距離中層的距離為（1000±50）mm，校準(zhǔn)點(diǎn)與試驗(yàn)室內(nèi)壁的距離不小于各邊長的1/10，遇風(fēng)道時(shí)，此距離可加大，但不能大于500mm。溫度校準(zhǔn)點(diǎn)用1、2、3…表示，濕度校準(zhǔn)點(diǎn)用H1、H2、H3表示，風(fēng)速測量點(diǎn)用A、B、C…表示。環(huán)境溫場校準(zhǔn)點(diǎn)位置如圖1所示。
3.3 校準(zhǔn)方法
3.3.1 環(huán)境溫度
按圖1所示布放溫度傳感器，將試驗(yàn)室環(huán)境溫濕度設(shè)定到需要校準(zhǔn)的溫濕度工況，確�？刂骗h(huán)境溫濕度的傳感器正確放置于取樣器內(nèi)，且取樣處空氣流速不低于5m/s。依次開啟循環(huán)風(fēng)機(jī)、制冷壓縮機(jī)、加熱、加濕，工況調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間不少于2小時(shí)，待試驗(yàn)室工況穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每2分鐘記錄所有測量點(diǎn)溫度示值，記錄時(shí)間不少于30分鐘。
3.3.2 環(huán)境濕度
按圖1所示布放濕度傳感器，將試驗(yàn)室環(huán)境溫濕度設(shè)定到需要校準(zhǔn)的溫濕度工況，確保控制環(huán)境溫濕度的傳感器正確放置于取樣器內(nèi)，且取樣處空氣流速不低于5m/s。濕球紗布纏繞鉑電阻至少60mm，濕球紗布置于水中長度不少于20mm，給水槽中的水面距離溫度計(jì)前端(25～30)mm，試驗(yàn)前應(yīng)更換紗布及給水裝置里的水。依次開啟循環(huán)風(fēng)機(jī)、制冷壓縮機(jī)、加熱、加濕，工況調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間不少于2小時(shí)，待試驗(yàn)室工況穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每2分鐘記錄所有測量點(diǎn)濕度示值，記錄時(shí)間不少于30分鐘。
3.3.3 環(huán)境風(fēng)速
按圖1所示風(fēng)速測量點(diǎn)，在測量位置上依照風(fēng)速的流動(dòng)方向，旋轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)使風(fēng)速計(jì)測得值為#大值的位置，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測量三次，取三次平均值作為當(dāng)前位置的風(fēng)速值，風(fēng)速值應(yīng)不大于0.25m/s。
4 數(shù)據(jù)處理與校準(zhǔn)結(jié)果分析
4.1 數(shù)據(jù)處理
4.1.1 環(huán)境溫度偏差
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，顯示溫度平均值與試驗(yàn)室空間中心點(diǎn)實(shí)測溫度平均值之差，用式（1）表示。
Δtd=td-to （1）
式中：
Δtd—環(huán)境溫度偏差，℃；
to—中心點(diǎn)n次測量的平均值，℃；
td—試驗(yàn)室顯示溫度平均值，℃。
4.1.2 環(huán)境溫度均勻性
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，在30min內(nèi)（每2min測量一次）每次測量中實(shí)測#高溫度與#低溫度之差的算術(shù)平均值，用式（2）表示。
4.1.3 環(huán)境溫度波動(dòng)度
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，試驗(yàn)室空間中心點(diǎn)在30min內(nèi)（每2min測量一次）實(shí)測#高溫度與#低溫度之差的一半，冠以“±”號(hào)，用式（3）表示。
4.1.4 環(huán)境相對(duì)濕度偏差
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，顯示相對(duì)濕度平均值與試驗(yàn)室空間中心點(diǎn)實(shí)測相對(duì)濕度平均值之差，用式（4）表示。
Δhd=hd-ho （4）
式中：
Δhd—環(huán)境相對(duì)濕度偏差，%RH；
ho—中心點(diǎn)n次測量的平均值，%RH；
hd—試驗(yàn)室顯示相對(duì)濕度的平均值，%RH。
4.1.5 環(huán)境相對(duì)濕度均勻性
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，在30min內(nèi)（每2min測量一次）每次測量中實(shí)測#高相對(duì)濕度與#低相對(duì)濕度之差的算術(shù)平均值，用式（5）表示。
4.1.6 環(huán)境相對(duì)濕度波動(dòng)度
試驗(yàn)室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，試驗(yàn)室空間中心點(diǎn)在30min內(nèi)（每2min測量一次）實(shí)測#高相對(duì)濕度與#低相對(duì)濕度之差的一半，冠以“±”號(hào)，用式（6）表示。
4.2 校準(zhǔn)結(jié)果分析
試驗(yàn)室環(huán)境工況以25℃，60%RH為例,表2為試驗(yàn)室工況穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下測得的數(shù)據(jù)。
5 結(jié)語
本文講述了家用液位變送器性能試驗(yàn)室環(huán)境溫場的校準(zhǔn)方法和數(shù)據(jù)處理，并通過實(shí)例分析了校準(zhǔn)結(jié)果的計(jì)算過程。試驗(yàn)室環(huán)境溫場的計(jì)量特性直接影響液位變送器性能測試的結(jié)果，因此選擇合理有效的校準(zhǔn)方法，客觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)室計(jì)量特性，可以減小或消除測量過程中環(huán)境條件對(duì)液位變送器測量結(jié)果的影響，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
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