專利名稱：轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種江河水文測(cè)驗(yàn)流速儀的檢定方法，具體講是涉及一種轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，屬于水利水文技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
流速儀是江河水文測(cè)驗(yàn)儀器，按國(guó)家計(jì)量法規(guī)定，儀器出廠時(shí)必須對(duì)儀器性能進(jìn)行檢定。我國(guó)現(xiàn)有的流速儀檢定方法、規(guī)程是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T150《直線明槽中的轉(zhuǎn)子式流速儀檢定/校準(zhǔn)方法》。1.檢定原理流速儀檢定原理是應(yīng)用物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)理論，即假設(shè)水體靜止，儀器與其作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，從而獲得流速V，檢測(cè)流速儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Π，建立V η關(guān)系式V = Kn+C(1)式中V是流速，η是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，K為轉(zhuǎn)子的水力螺距，C為檢定系數(shù)。2.檢定設(shè)備據(jù)上述原理設(shè)計(jì)檢定設(shè)備，包括a、直線明槽；b、軌道；C、檢定車；d、測(cè)桿及信號(hào)電纜傳輸；e、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；f、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等六部分。運(yùn)作流速儀安裝在測(cè)桿下端，沒(méi)入水中測(cè)點(diǎn)處，固定在檢定車上確定的方位上；工作者調(diào)控檢定車操作盤(pán)，以規(guī)定的速度級(jí)，在直線明槽兩側(cè)的軌道上運(yùn)行。3.數(shù)據(jù)處理由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集檢定車行駛直線距離L、儀器輸出信號(hào)N，以及相應(yīng)的時(shí)間t ； 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得V = L/t、n = N/t，共16組數(shù)據(jù)，用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求解式(1)。可以得到K值和C值，確定儀器的V η關(guān)系式。為得到式(1)的檢定成果符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度，GB/T150規(guī)定(1)測(cè)速范圍0. 13 5m/s，共16個(gè)測(cè)點(diǎn)；(2)儀器安裝軸線偏角< 2. 5°(3)靜水時(shí)間a、直線明槽中水體應(yīng)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，與下一次檢定速度相比， 其擾動(dòng)狀態(tài)可忽略時(shí)，再行車檢定；b、連續(xù)加速行車、逐級(jí)采樣可不設(shè)靜水時(shí)間；(4)檢定公式均方差m彡士 1.8%。4.目前流速儀檢定存在的問(wèn)題(1)檢定理論按上述流速儀檢定理論假設(shè)，水體應(yīng)為靜水；據(jù)儀器靜態(tài)檢定原則標(biāo)準(zhǔn)輸入量為恒穩(wěn)量，檢定工況相同；牛頓第二定律作用力與反作用力大小相等，方向相反。根據(jù)這些理論要求，對(duì)流速儀檢定過(guò)程分析如下流速儀及其安裝測(cè)桿和傳輸電纜在水中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，頻頻地激起波浪，經(jīng)四周槽壁多次反射，作用到儀器轉(zhuǎn)子，隨著速度增大，次數(shù)的增多，波浪迭加，其量值和方向都極其復(fù)雜，也無(wú)從測(cè)量。特別是小型檢定槽在大批量生產(chǎn)檢定時(shí)，為急于完成任務(wù)，加班加點(diǎn)的檢定情況，與上述理論相悖。因此，檢定成果難以保證。只有在大型檢定槽科研實(shí)驗(yàn)研究檢定時(shí)，有充分的靜水時(shí)間，檢定中水體相對(duì)靜止情況下，基本符合檢定理論要求時(shí)，才能獲得較高的檢定成果。GB/T150規(guī)定的靜水時(shí)間不太明確。當(dāng)今是高速度、快節(jié)奏市場(chǎng)的社會(huì)，時(shí)間就是金錢，為追求高效益，又要滿足好的檢定精度，存在著現(xiàn)實(shí)的矛盾。(2)儀器安裝定向檢定時(shí)儀器軸線應(yīng)與檢定槽中心線平行，目前儀器安裝時(shí)沒(méi)有確定的基準(zhǔn)線作為參照，都是憑工作者經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)儀器軸向與直線明槽中心線大致平行，缺少明確的基準(zhǔn)線，不好測(cè)量，各人經(jīng)驗(yàn)均有一定的差異，故準(zhǔn)確性較差，特別是返車檢定時(shí)，急急忙忙地運(yùn)作，更不易對(duì)準(zhǔn)，因此，存在一定的定向誤差。(3)生產(chǎn)效率每架儀器檢定需檢定16個(gè)測(cè)速點(diǎn)，水體波動(dòng)大，高速檢定后，需等待水體平靜后再檢定低速，生產(chǎn)效率低。(4)勞動(dòng)強(qiáng)度為按時(shí)完成生產(chǎn)定額，工作者不停地駕車檢定，沒(méi)有休息時(shí)間，精神疲憊，體力欠佳，特別是加班至深夜，高速行車，因直線明槽長(zhǎng)度有限，剎車段短，高速檢定行車，時(shí)有撞車危險(xiǎn)，精神緊張。(5)檢定車組通常檢定車組重量0. 3 11噸，電力功率4 364千瓦；高、低速為5 0. Olm/ s，速度差大，調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，能耗大。(6)維護(hù)費(fèi)用檢定車高速行車機(jī)械磨損大，需經(jīng)常維護(hù)、檢修，以防撞車事故。(7)運(yùn)營(yíng)成本由于檢定程序復(fù)雜，測(cè)點(diǎn)多，檢定速度高，設(shè)備維護(hù)頻繁，任務(wù)重，靜水時(shí)間長(zhǎng)，工作人員多，效率低，能耗大，管理運(yùn)營(yíng)費(fèi)用大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法。新的檢定方法將大幅度簡(jiǎn)化現(xiàn)有技術(shù)中檢定方法的程序與步驟，提高檢定效率，改善工作條件。具體說(shuō)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題有1.確保檢定成果精度；2.遏制檢定中水體波動(dòng)，以減少速度增量，避免可能產(chǎn)生較大的誤差和系統(tǒng)誤差；3.優(yōu)化檢定速度級(jí)；4.簡(jiǎn)化檢定程序以減少工作量，達(dá)到減人增效和節(jié)能目的；5.簡(jiǎn)化檢定公式計(jì)算程序；6.減輕工作者勞動(dòng)強(qiáng)度及精神負(fù)擔(dān)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的求解式(1)采用分項(xiàng)檢定方法，其中檢定系數(shù)C采用標(biāo)準(zhǔn)值；K值求解，是在本所已有發(fā)明專利技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步創(chuàng)新。
一種轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于包括以下步驟(1)用旋槳流速儀起轉(zhuǎn)速檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)儀器內(nèi)摩阻力矩M ；(2)上述儀器內(nèi)摩阻力矩M檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，確定儀器起轉(zhuǎn)速，檢定系數(shù)C采用標(biāo)準(zhǔn)C 值；(3)將轉(zhuǎn)子流速儀安裝在測(cè)桿下端，輕輕地沒(méi)入水中測(cè)點(diǎn)位置，并固定在檢定車上確定的方位上；(4)設(shè)置優(yōu)化檢定速度為0. 8m/s ；(5)啟動(dòng)檢定車，轉(zhuǎn)子流速儀從起轉(zhuǎn)速進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)化檢定速度，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；(6)轉(zhuǎn)子流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至發(fā)信號(hào)位置處，信號(hào)輸出部件輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，打開(kāi)測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)轉(zhuǎn)子流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，再次到達(dá)發(fā)信位置處時(shí)，信號(hào)輸出部件再次輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，關(guān)閉測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)即為檢定的轉(zhuǎn)子流速儀的水力螺距K值，無(wú)須計(jì)算；(7)根據(jù)轉(zhuǎn)子流速儀特性，可檢測(cè)10個(gè)信號(hào)，進(jìn)行算術(shù)平均；(8)返車運(yùn)行至起點(diǎn)；(9)更換儀器，靜水后，進(jìn)行第2架轉(zhuǎn)子流速儀的檢定。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于測(cè)距輪的工作周長(zhǎng)為lOOOdmm，光電編碼器分度為1000，每分度為ldmm。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于檢定系數(shù)C和水力螺距K分開(kāi)檢定。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于在所述的步驟9中，靜水的時(shí)間為2分鐘。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于在轉(zhuǎn)子流速儀的安裝系統(tǒng)中設(shè)有軸線自動(dòng)定向系統(tǒng)。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于所述的測(cè)桿為流線型，轉(zhuǎn)子流速儀帶有流線型尾錐，信號(hào)傳輸電纜布設(shè)于測(cè)桿內(nèi)部。前述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于返車速度為0. 15m/s。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明轉(zhuǎn)子流速儀轉(zhuǎn)子的檢定方法和本所的另一發(fā)明專利ZL200810023206. 0“旋槳流速儀標(biāo)準(zhǔn)修訂值低速直線公式的設(shè)計(jì)方法”、實(shí)用新型專利 ZL02263174. 7 “旋槳流速儀起轉(zhuǎn)速檢測(cè)設(shè)備”配套使用，可較精確地確定旋槳流速儀起轉(zhuǎn)速 V。、低速直線公式和本發(fā)明的中、高速直線公式V = Kn+C。在大批量生產(chǎn)，以及檢定、修理儀器中非常的方便、精確。本發(fā)明的檢定方法誤差小，精度高，大幅度簡(jiǎn)化了檢定程序，提高了檢定效率，改善了工作條件。
具體實(shí)施例方式1.檢定系數(shù)C檢定系數(shù)C決定于轉(zhuǎn)子流速儀傳感部分轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特性和儀器內(nèi)摩阻力矩。對(duì)于大批量生產(chǎn)的定型儀器傳感器部分，轉(zhuǎn)子部件在制造上可達(dá)到很高的幾何精度和運(yùn)動(dòng)精度， 因而可認(rèn)為是一穩(wěn)定的常數(shù)；儀器內(nèi)摩阻力矩小而穩(wěn)定，也可視為一常數(shù)，根據(jù)本所以前申請(qǐng)的實(shí)用新型專利ZL02^53174.7，
公開(kāi)日為2003年8月6日，名稱為“旋槳流速儀起轉(zhuǎn)速檢測(cè)設(shè)備”的檢測(cè)設(shè)備，可測(cè)量?jī)x器內(nèi)摩阻，確保儀器應(yīng)有的力矩值。因此，可采用50多年來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)C值，即C = 0. 007m/s。2.旋槳轉(zhuǎn)子的水力螺距K設(shè)儀器無(wú)內(nèi)摩阻，據(jù)流體力學(xué)理論可推導(dǎo)出旋槳流速儀旋槳運(yùn)動(dòng)方程
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于包括以下步驟(1)用旋槳流速儀起轉(zhuǎn)速檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)儀器內(nèi)摩阻力矩#;(2)上述儀器內(nèi)摩阻力矩I檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，確定儀器起轉(zhuǎn)速，檢定系數(shù)C采用標(biāo)準(zhǔn)C值；(3)將轉(zhuǎn)子流速儀安裝在測(cè)桿下端，輕輕地沒(méi)入水中測(cè)點(diǎn)位置，固定在檢定車上確定的方位上；(4)設(shè)置優(yōu)化檢定速度為0.8m / s ；(5)啟動(dòng)檢定車，轉(zhuǎn)子流速儀從起轉(zhuǎn)速進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)化檢定速度，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；(6)轉(zhuǎn)子流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至發(fā)信號(hào)位置處，信號(hào)輸出部件輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，打開(kāi)測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)轉(zhuǎn)子流速儀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，又到達(dá)發(fā)信位置處時(shí)，信號(hào)輸出部件再次輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，關(guān)閉測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)即為檢定的轉(zhuǎn)子流速儀的水力螺距f值，無(wú)須計(jì)算；(7)根據(jù)轉(zhuǎn)子流速儀特性，檢測(cè)10個(gè)信號(hào)，進(jìn)行算術(shù)平均；(8)返車運(yùn)行至起點(diǎn)；(9)更換新儀器，靜水后，進(jìn)行第2架儀器檢定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于測(cè)距輪的工作周長(zhǎng)為 lOOOdmm，光電編碼器分度為1000，每分度為ldmm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于檢定系數(shù)C和水力螺距 f分開(kāi)檢定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于在所述的步驟9中，靜水的時(shí)間為2分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于在轉(zhuǎn)子流速儀的安裝系統(tǒng)中設(shè)有軸線自動(dòng)定向系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于所述的測(cè)桿為流線型， 轉(zhuǎn)子流速儀帶有流線型尾錐，信號(hào)傳輸電纜布設(shè)于測(cè)桿內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，其特征在于返車速度為0.15m /
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子流速儀的檢定方法，包括①檢測(cè)內(nèi)摩阻力矩；②內(nèi)摩阻力矩達(dá)標(biāo)后，確定起轉(zhuǎn)速，檢定公式常數(shù)C采用標(biāo)準(zhǔn)值；③安裝轉(zhuǎn)子流速儀；④設(shè)置優(yōu)化檢定速度為0.8m／s；⑤啟動(dòng)檢定車，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)化檢定速度；⑥轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至發(fā)信號(hào)位置處，輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，打開(kāi)測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，又到達(dá)發(fā)信位置處時(shí)，再次輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，關(guān)閉測(cè)距輪信號(hào)門(mén)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)即為檢定公式主參數(shù)水力螺距K值；⑦返車至起點(diǎn)處；⑧更換儀器；⑨靜水，第二架儀器檢定。本發(fā)明檢定方法其成果誤差小，精度高，且大幅度地簡(jiǎn)化了檢定程序，提高了檢定效率，檢定一架儀器約3min，改善了工作條件，節(jié)約能源。
文檔編號(hào)G01P21/02GK102207513SQ201110061789
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者楊漢塘, 王為樸, 王沙寧, 秦斌, 董明 申請(qǐng)人:水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所