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(wù)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(guān)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(shù)要求、試驗方法、試驗環(huán)境條件、測量儀器等技術(shù)要求。試驗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(shù)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(shè)備
標準設(shè)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(shè)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(shè)定到需要校準的溫濕度工況，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。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(shè)定到需要校準的溫濕度工況，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(shù)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(shù)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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