多负荷传感器校验仪的实验_调试_校准技术

1、MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION计量装置及应用多负荷传感器校验仪的实验、调试、校准技术杨秀范,周陈,王启标,向劲松(武汉钢铁集团公司工程技术集团计控公司,武汉430008)摘要文章介绍了多负荷传感器校验仪的结构、工作原理和校准原理,并详细介绍了多负荷传感器校验仪实验、调试和校准方法。同时,验证了该实验方法和依据该实验方法所制定的多负荷传感器校验仪校准规范具有实用性和科学性。关键词实验;调试;校准方法;多负荷传感器校验仪中图分类号TH87文献标识码A文章编号1002-1183(2011)01-0023-04多负荷传感器校验仪是新出现的,由多个负荷传感器及配套的

2、指示仪表组成的测力标准设备,用于台面、多承重支撑点的台面上承受力值或重量设备的测量准确性校验,例如用于工业生产过程中使用的称量设备的校准和核查。当多负荷传感器校验仪的多个负荷传感器共同受力时,指示。实际使用中,叠加后通过称。称量设备是重要的计量检测设备,为了保证其计量准确性,必须进行定期校准、调试。按常规要求,校准时,必须使用相应质量的砝码堆放到称量设备承载台面上或相应部位。但是,由于砝码搬运工作量很大,而且许多工艺现场不具备大批砝码搬运的条件,工艺称量设备构造的特殊性不具备放置砝码的条件,造成实际上不可能用砝码直接加荷校准。基于向衡器施加标准载荷力值,替代砝码加荷的秤量设备校准用的多负荷传感

3、器校验仪正是较好地解决了这个矛盾。多负荷传感器校验仪既然被作为一种标准设备。为了保证准确赋值和量值溯源,必须采取切合实际的应用方法和手段把力标准机的力值赋值给多负荷传感器校验仪。根据行业信息和查新结论,目前尚无相应的技术文件支持此项校准活动,所以为达到量值统一、方法一致的目的,必须制订相应的校准规范,并在一定的范围内执行。收稿日期2010-08-04武钢校准试验室通过几年的实际工作,已经形成了成熟的经验和方法,编制了多负荷传感器校验仪校准规范(,在湖北省范围内),为了验证多负,我们。多负荷传感器校验仪结构和工作原理111多负荷传感器校验仪的结构多负荷传感器校验仪的结构,由专用液压加载机构、高精

4、度负荷传感器、显示仪表组成。设计思想定位是为解决比如料斗秤等工艺称重设备,由于现场条件限制,必须使用等量程砝码或替代物检定的难题,采用由液压方法产生载荷力,通过高准确度负荷传感器检测载荷力值,并通过显示仪表进行信号调理,显示约定标准重量值。将此示值作为约定真值与被校设备的显示值比较得出被校设备的测量误差,并据此对被校设备进行计量性能评价或调整。多负荷传感器校验仪的一般结构示意图如图1。112多负荷传感器校验仪校准称重设备时的工作原理将多负荷传感器校验仪的多个负荷传感器安装在工作支架和称量台面上,用手动加压(千斤顶)施加力值(相当于对称重设备加载荷)。此时多负荷传感器校验仪和称量设备受相同的载荷

5、重力。多负荷传感器校验仪显示仪表的读数作为约定真值Ws,与称量设备的显示值Wx进行比较,得出被校准的称量设备称量误差为:作者简介杨秀范(1954-),男,湖北武汉人,主管技师,从事力值、硬度计量检定工作。工业计量2011年第21卷第1期' 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 23计量装置及应用MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION范化。2实验目的通过实验、验证多负荷传感器校验仪可行性、科学性、实用性。3实验条件、设备和材料(1)

6、地点:武钢校准检测室测力机室。(2)环境条件:室温控制(20±5);相对湿度不大于80%。(3)标准设备:DL-5000II型0105级力标准机。图1多负荷传感器校验仪的一般结构示意图由于多负荷传感器校验仪在工作时,需由一组(34个)负荷传感器同时受力才能进行测量。根据多负荷传感器校验仪这一特性,我们专门研制高强度,变形量极小(对校准准确度影响可以忽略不计)的上、下均压板,以扩大力标准机的承压平台直径。将DL-5000II力标准机工作台上、下承压平台面积扩展为:上、555mm。该承压,。(YB-100)型多负荷传感器校验仪。W=Wx-Ws校准称量设备时的工作原理示意图如图2。4实验依

7、据按照多负荷传感器校验仪校准规范的各项条图2用多负荷传感器校验仪校准称量设备时的工作原理示意图款进行实验、校准。5实验方法(1)整体试验113校准多负荷传感器校验仪的校准原理将多负荷传感器校验仪安装成工作状态,将其安装在标准测力机的工作台面上施加载荷,读出多负荷传感器校验仪指示仪表的显示值。根据显示值分析其计量性能。受试验的样品为(YB100)型多负荷传感器校验仪(电子秤校验仪),施加各级标准力值时示值输出结果如表1:表1YB100型校验结果表标准力/t102030405080采取高准确度力标准机为计量标准,将多负荷传感器校验仪多个负荷传感器均等安装于力标准机的工作台面上,按力标准机操作规程要

8、求将标准力值同步施加于多个负荷传感器上。此时力标准机的标准力值在各校准点上复现并在多负荷传感器校验仪的显示仪表上显示。多负荷传感器校验仪显示仪表的读数为测量值Fx,力标准机复现的力值为约定真值Fs;通过比较计算得到被校多负荷传感器校验仪的测量误差为:F=Fx-Fs对在校准过程中采集的原始数据进行处理、计算,可同时得到多负荷传感器校验仪的示值相对误差、示值相对变动性、示值回零相对误差、分辨力示值相对误差、示值长期稳定性误差等指标。通过以上校准过程,按照科学合理严谨的原则,并以此制定出相应的校准规范,以使校准工作规24实测力/t1020100529186401110501160801353示值差/

9、t0+01005-01140+01110+01160+01353通过表1可以看出,示值输出不符合要求,且示IndustrialMeasurement2011Vol.21No.1© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION值输出误差的趋向是:随着多负荷传感器校验仪的负荷增加示值输出误差出现无规律状况。此时,测量三个传感器各自的输出信号如表2。表2三个负荷传感器各自输出示值表标准力/t203040

10、50801号负荷传感器2号负荷传感器3号负荷传感器计量装置及应用表4单个传感器测试数据表(1602号底部加垫)标准力/t03581015202530实测力/kg02994499279869981149671995124935299190示值差/kg0681419334965810输出示值/kg895612231158521963931095输出示值/kg63419813134421703427651输出示值/kg47497822108181348821607回零差/kg通过表2可以看出,3个负荷传感器在同时受力时,示值输出严重不均。试验结果认为:该校验仪在未经对单个负荷传感器系数调整以及未经整

11、体调整前,示值严重超差。(2)部件(单个负荷传感器)试验根据整体试验得出示值严重超差的结果,我们将该校验仪所使用的3个负荷传感器,拆开成单个受力状态进行试验。表3()标准力/t03581015202530从表4可以看出,单个负荷传感器的示值输出误差趋势有所改善,基本符合要求。单个负荷传感器的示值输出变动性试验结果(以1602号负荷传感器)如表5。表51602/03581015202530102994499279869981149671995124935299190299449927986998114966199502493429918302994499279869981149671995024

12、93429918平均0299449927986998114967199502493429918示值变动性/%010001000100010001000101010101010101示值相对误差/%001200116011701190122012501260106实测值/kg029944992798799821496119954249432993814示值差/kg0-6-8-13-18-39-46-57-6214从表5可见,传感器重复性和滞后线性都很好,只要调一下放大倍数,示值误差会大有改善。(3)部件(单个负荷传感器)系数调整按照上面的方法,对多传感器校验仪使用的每一个传感器施加标准力值,根据

13、取得的数据,对单个负荷传感器进行了筛选,并对筛选基本符合要求的单个负荷传感器,进行了系数调整。使每一个传感器的技术参数达到最佳状态。(4)整体调整选择已进行单独调整到最佳状态的三个负荷传感器(1602、1603、1604),重新组合安装成整台多负荷传感器校验仪,对其施加负荷进行整体调整。25回零差/kg从表3可以看出:单个负荷传感器的示值输出误差很大,误差随负荷力增加而没有规律。回零误差偏大。分析认为:出现负荷传感器示值输出误差较大且误差值无规律的原因,应该是属于负荷传感器底座的表面硬度、平面度、平行度不合适等因素引起。依据以上试验结果,我们又将该所使用的3个负荷传感器,拆开成单个受力状态,安

14、装好该试验仪的底部千斤顶液压垫,并将千斤顶活塞上升到(510)mm处,进行试验,取得试验数据如表4。工业计量2011年第21卷第1期© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 计量装置及应用表6总系数调整前的示值输出表标准力/t01020304050608090MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION根据以上试验得出的结果,我们将(YB-100)型电子秤校验实验仪的总系数作了更细致的调整后,采用多负荷传感器校验仪校准规范,并按该校准

15、规范的技术要求,对(YB-100)型电子秤校验实验仪进行了计量校准。(5)按照多负荷传感器校验仪校准规范(地标)进行校准通过力标准机施加标准力值得到校准数据,并进行计算规整后得到校准结果数据如表9。表9校准结果表试验力/kg标准负荷/t01020301#099952#099963#09998实测值/kg09974199592992739913498955987079835898260示值差/kg0264173871051301651740回零差表6可以看出,该实验仪在总系数调整前的示值输出超差严重。(YB-100)型多负荷传感器校验仪总系数经过反复调整后的示值输出结果见表7。表7反复调整后的示

16、值输出表标准负荷/t0102030405060708090平均09996示值相对示值回零误差/%变动性/%差/%003-0103-0102-0102-0102-0101-010030010301000101001002010100100301003010100100401001000000000001999619996199961999629993299913998849987599845998669987699876998369986799877998579981799848999389993899858998299997999979999699997试验力/k

17、g1#099951998729981399674998459985699877998789993-32#09993199825998769987799858999303#09992599846998379981899850平均09993299804998659986699867998489982-3示值相对误差/%0-01-00104示值变动性/%0010105010360708090100回零/kg计算和评定校准数据的测量不确定度为:10%点:U95rel=0106%k=230%点:U95rel=0106%k=2100%点:U95rel=0106%k=2(6)实验数据评价从表7可以看出,该校

18、验仪的示值相对误差和示值变动性已基本满足要求。该试验实验仪上的3个负荷传感器(1602、1603、1604)在同时受力时的示值输出值见表8。表8示值输出值表标准力/t10304050901602号负荷1603号负荷1604号负荷通过校准,该多传感器校验仪的示值相对误差优于±011%,示值变动性优于±011%,示值回零相对误差为0。计量性能符合011级要求。6实验结论(1)根据以上实验、调试、校准,并将校准结果传感器输出示值/kg29969997133261667529986传感器输出示值/kg29979935133251665629987传感器输出示值/kg29989998133281666029991报告使用单位,得到了使用单位的一致认可,被校准的多负荷传感器校验仪在现场使用后,起到了保障生产和现场质量控制作用。(2)实验