摘要
本文基于研究家用和類似用途液位變送器性能試驗室環(huán)境溫場校準方法和校準結(jié)果分析。家用液位變送器性能試驗室（以下簡稱“試驗室”）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。試驗室由計算機控制系統(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)。本文詳細講述了試驗室環(huán)境溫場的校準方法和校準結(jié)果的計算過程，希望對試驗人員有一定的幫助，更好的服務企業(yè)和檢測機構(gòu)，以確保液位變送器性能檢測的準確性和一致性。
1 引言
隨著經(jīng)濟的發(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)和消費者關注的焦點。由guojia質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局和guojia標準化管理委員會頒布的GB/T 8059-2016《家用和類似用途液位變送器》于2017年7月1日正式實施。該標準明確規(guī)定了家用和類似用途液位變送器技術要求、試驗方法、試驗環(huán)境條件、測量儀器等技術要求。試驗室作為家用液位變送器性能測試的專用檢測設備，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，進而評價產(chǎn)品的性能和耗電量，因此試驗室在液位變送器性能測試中必不可少，在生產(chǎn)企業(yè)和檢測機構(gòu)得到廣泛的應用。
2 試驗室技術要求
試驗室主要由計算機控制系統(tǒng)、測量儀器儀表、環(huán)境工況調(diào)節(jié)機組組成，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)，計量特性如表1所示。
3 試驗室環(huán)境溫場校準
3.1 測量標準器及配套設備
標準設備的擴展不確定度應小于被校測量儀各參量#大允許誤差覺對值的1/3，標準設備的測量范圍和功能應完全覆蓋被校測量儀的測量范圍和功能。
3.2 環(huán)境溫場布點要求及風速測量
校準點的位置應布放在試驗室的三個校準面上，即上、中、下三層，中層位于試驗室?guī)缀沃行牡钠矫嫔希蠈泳嚯x中層的距離為（1000±50）mm，下層距離中層的距離為（1000±50）mm，校準點與試驗室內(nèi)壁的距離不小于各邊長的1/10，遇風道時，此距離可加大，但不能大于500mm。溫度校準點用1、2、3…表示，濕度校準點用H1、H2、H3表示，風速測量點用A、B、C…表示。環(huán)境溫場校準點位置如圖1所示。
3.3 校準方法
3.3.1 環(huán)境溫度
按圖1所示布放溫度傳感器，將試驗室環(huán)境溫濕度設定到需要校準的溫濕度工況，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)風機、制冷壓縮機、加熱、加濕，工況調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間不少于2小時，待試驗室工況穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每2分鐘記錄所有測量點溫度示值，記錄時間不少于30分鐘。
3.3.2 環(huán)境濕度
按圖1所示布放濕度傳感器，將試驗室環(huán)境溫濕度設定到需要校準的溫濕度工況，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。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前端(25～30)mm，試驗前應更換紗布及給水裝置里的水。依次開啟循環(huán)風機、制冷壓縮機、加熱、加濕，工況調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間不少于2小時，待試驗室工況穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每2分鐘記錄所有測量點濕度示值，記錄時間不少于30分鐘。
3.3.3 環(huán)境風速
按圖1所示風速測量點，在測量位置上依照風速的流動方向，旋轉(zhuǎn)風速計使風速計測得值為#大值的位置，每個點重復測量三次，取三次平均值作為當前位置的風速值，風速值應不大于0.25m/s。
4 數(shù)據(jù)處理與校準結(jié)果分析
4.1 數(shù)據(jù)處理
4.1.1 環(huán)境溫度偏差
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，顯示溫度平均值與試驗室空間中心點實測溫度平均值之差，用式（1）表示。
Δtd=td-to （1）
式中：
Δtd—環(huán)境溫度偏差，℃；
to—中心點n次測量的平均值，℃；
td—試驗室顯示溫度平均值，℃。
4.1.2 環(huán)境溫度均勻性
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，在30min內(nèi)（每2min測量一次）每次測量中實測#高溫度與#低溫度之差的算術平均值，用式（2）表示。
4.1.3 環(huán)境溫度波動度
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，試驗室空間中心點在30min內(nèi)（每2min測量一次）實測#高溫度與#低溫度之差的一半，冠以“±”號，用式（3）表示。
4.1.4 環(huán)境相對濕度偏差
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，顯示相對濕度平均值與試驗室空間中心點實測相對濕度平均值之差，用式（4）表示。
Δhd=hd-ho （4）
式中：
Δhd—環(huán)境相對濕度偏差，%RH；
ho—中心點n次測量的平均值，%RH；
hd—試驗室顯示相對濕度的平均值，%RH。
4.1.5 環(huán)境相對濕度均勻性
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，在30min內(nèi)（每2min測量一次）每次測量中實測#高相對濕度與#低相對濕度之差的算術平均值，用式（5）表示。
4.1.6 環(huán)境相對濕度波動度
試驗室在工況穩(wěn)定狀態(tài)下，試驗室空間中心點在30min內(nèi)（每2min測量一次）實測#高相對濕度與#低相對濕度之差的一半，冠以“±”號，用式（6）表示。
4.2 校準結(jié)果分析
試驗室環(huán)境工況以25℃，60%RH為例,表2為試驗室工況穩(wěn)定運行狀態(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室環(huán)境溫場的校準方法和數(shù)據(jù)處理，并通過實例分析了校準結(jié)果的計算過程。試驗室環(huán)境溫場的計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方法，客觀評價試驗室計量特性，可以減小或消除測量過程中環(huán)境條件對液位變送器測量結(jié)果的影響，提高測量結(jié)果的準確性和可靠性。
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