邵陽實驗室儀器標定檢測

專用設備是為產品特殊性能而專門設計制造的設備，在大型、、汽車制造等業(yè)內被普遍用于產品研發(fā)和性能測試，其技術參數(shù)的準確可靠直接影響產品。專用設備測量參數(shù)多，涵蓋計量專業(yè)多，加上設備本身的特殊性，很少有適合的正式檢定規(guī)程或校準規(guī)范作指導，實際工作中多依靠計量科研人員在研究特定校準的基礎上產生的企業(yè)自編規(guī)范作為按照。專用設備對時間參數(shù)的測量主要有3種:一是利用計時儀表測量；二是調用電腦時鐘測量；三是通過可編程計時模塊測量。本文對接科研生產實際需求，組合計量實踐研究，對第三種測量的時間參數(shù)提出校準。

一、專用設備時間參數(shù)測量原理

某型專用設備用于油泵的性能測試，綜合產品試驗中的壓力、溫度、流量、電功率及時間參數(shù)的動態(tài)數(shù)據(jù)。其中，溫度、壓力、流量參數(shù)通過傳感器或變送器將產品工況轉換成模擬，經(jīng)調理和采集送到工控機，再按預設系數(shù)計算后呈現(xiàn)在測量數(shù)據(jù)顯示界面上；電參數(shù)測量儀利用內置數(shù)字通信功可以將測得的電功率直接送工控機接收顯示；時間參數(shù)的測量由測量搭配相應的可編程控制器(PLC)定時模塊完成。總體原理框圖如圖1所示。

圖1某型油泵原理框圖

被測的時間參數(shù)名叫作建壓時間，定義描述為:從油泵上電開始到油泵壓力達到預設值P1所用的時間。試驗臺通電，產品按要求安裝完成，打開界面，按下操作面板上的“產品上電”鍵，油泵開始工作，同時發(fā)送指令，定時模塊開始計時；顯示油泵壓力值上升，升至預設值P1時，油泵斷電停止工作，同時發(fā)送指令，定時模塊停止計時并將測量的時間值返回呈現(xiàn)在界面“建壓時間”數(shù)據(jù)框內，即為建壓時間示值t1。

二、校準

1.校準設備選擇

通過原理分析，雖然時間測量功能主要由定時模塊實現(xiàn)，但對它進行單獨校準無法保證整個測量的技術性能，因而需進行校準，即用技術要求的校準設備對建壓時間進行同步測量，與試驗臺測量結果直接對比來實現(xiàn)校準。按試驗臺技術協(xié)議，建壓時間t測量范圍為0～5s可以誤差為±0.05s，鑒于校準不確定度比4∶1的要求，校準設備測量不確定度需≤0.012s。綜合評價后，選用數(shù)字式電秒表作為校準設備，其分辨達到0.0001s可以誤差為±(5×10-5Rd+1個字)，且有多種測量可選。

2.校準原理

建壓時間是一段時期，按下通電鍵開始，壓力升至P1完成；數(shù)字電秒表有多種測量，其中選擇“測量一個正電壓時間”的改造難。此種下，“III”-“⊥”端接通正電壓開始計時，切斷正電壓停止計時；只要實現(xiàn)按下“產品上電”鍵與電秒表接通正電壓同步，壓力值升至P1與電秒表切斷正電壓同步，就可實現(xiàn)建壓時間試驗測量和校準測量的同步而完成校準。正電壓可以利用試驗臺現(xiàn)場的激勵電源提供，正電壓的接通、切斷可以利用PLC通斷模塊實現(xiàn)；通斷模塊的通/斷控制指令是由人員設置與定時模塊的控制指令同步發(fā)出。

3.校準

選用成都鐘表廠生產的415型數(shù)字電秒表可以誤差為±(5×10-5Rd+時基)，時基選擇0.001s，置“連續(xù)”；以及相應的1214C型PLC通斷模塊，測量分辨力為0.001s，通斷模塊初始狀態(tài)設為切斷，串入激勵電源正電壓通路，校準示意圖如圖2所示。

圖2建壓時間校準示意圖

按圖2連接線路，安裝產品，確認無誤后將試驗臺通電，激勵電源輸出24V電壓。由試驗人員按規(guī)范進行產品試驗，按下“產品上電”鍵，測量向定時模塊發(fā)送指令開始計時，同時向通斷模塊發(fā)送接通指令，數(shù)字電秒表接收正電壓開始計時；產品壓力升至P1，測量向計時模塊發(fā)送指令停止計時并返回測量界面建壓時間示值t1，同時向通斷模塊發(fā)送切斷指令，數(shù)字電秒表接收不到正電壓停止計時，這時數(shù)字電秒表顯示值即為建壓時間實際值t2。按式(1)計算出建壓時間單次示值誤差。

Δt=t1-t2(1)

反復測量3次，取平均值即為建壓時間示值誤差。

4.校準試驗

表1建壓時間校準試驗數(shù)據(jù)

按
二、3實施校準，校準數(shù)據(jù)如表1所示。建壓時間示值0.05s，校準結果符合設備技術要求。校準結果的測量不確定度來源及分量計算如表2所示。

表2建壓時間校準結果測量不確定度分析

計算得出擴展不確定度(k=2)大概在0.005s0.012s，校準要求。

三、校準中的問題及建議

1.這種校準的實施需要與專用設備測量人員和試驗人員配合完成，對計量人員深入了解專用設備的設計、、使用狀況，拓展校準思路很有幫助。

2.周期校準時可與試驗人員提前溝通，與產品試驗一起進行，避免因計量工作造成設備停工而影響科研生產。

3.完成校準后，需將連接數(shù)字電秒表的連接線標識再做好絕緣處理，在試驗臺現(xiàn)場妥善安裝，以方便后續(xù)校準。

4.計量人員在相似專用時間參數(shù)的校準中肯定會遇到不一樣的問題，需要具體問題具體分析，在實踐中探索并試驗驗證把校準固化到企業(yè)自編的專用設備校準規(guī)范中，以指導后續(xù)校準工作的開展。

5.本校準為使用PLC計時模塊測量時間的專用設備校準提供了一種思路，還可以嘗試應用其他時間測量儀器或手段進行校準研究。

四、總結

1.本文介紹了一類專用設備時間參數(shù)的測量原理，通過實踐研究，提出了一種現(xiàn)場校準同時進行了試驗驗證，對試驗結果進行了測量不確定度分析，證明了校準的可行性。

2.對校準中可能已知的問題進行了說明，就校準前后需要注意的事項進行了提醒。

3.本校準在真實的產品試驗情況下驗證了專用設備時間測量的技術性能，客戶對校準和結果比較認可，也契合了計量領域現(xiàn)場、在線、原位校準的發(fā)展趨勢。

4.計量人員深入科研生產一線，了解實際需求，解決種種量值問題，是證明計量價值辦法，也是持續(xù)學和的源源動力。HUIICexA