摘要：通用反射式液位計檢測裝置采用水平布局，標(biāo)準(zhǔn)器和被檢儀表對向設(shè)計形式，配置雙標(biāo)準(zhǔn)器，具備自檢功能?？蓪?shí)現(xiàn)對超聲波液位計、微波雷達(dá)液位計、導(dǎo)波雷達(dá)液位計和真空磁翻板液位計的檢測。
液位計廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥和食品等行業(yè)儲缸的液位測量，依據(jù)測量原理不同可分為若干種類，其中超聲波液位計、雷達(dá)液位計和導(dǎo)波雷達(dá)液位計通過發(fā)射的能量脈沖信號接觸液面后返回的時間來測量液面的高度。真空磁翻板液位計則通過在波導(dǎo)絲上激勵出脈沖電流，產(chǎn)生脈沖電流磁場。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子內(nèi)的磁環(huán)磁場相遇時，波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖，通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時間差可以精確地確定液面的位置。
目前，國內(nèi)各計量檢測機(jī)構(gòu)和院校針對液位計的檢測做了大量工作，設(shè)計了不同類型和原理的液位計檢測裝置 ，劉藝專和邱潮浩分別對雷達(dá)液位計的非接觸式檢測進(jìn)行了研究。塔依爾·斯拉甫力等提出了一種反射式液位計檢測裝置，對基于反射式測量原理的液位計進(jìn)行檢測。以上方案還存在諸多不足，功能單一，僅適用于某種類型的液位計檢測，測量范圍有限。本文介紹一種通用化反射式液位計檢測裝置，可實(shí)現(xiàn)對超聲波液位計、微波雷達(dá)液位計、導(dǎo)波雷達(dá)液位計和真空磁翻板液位計的檢測與量值傳遞。
1 系統(tǒng)設(shè)計
裝置采用水平設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)器激光測距儀與被檢液位計采用對向布置，相對于通常采用的激光測距儀和被檢液位計同向設(shè)置，將標(biāo)準(zhǔn)器和被檢液位計設(shè)置于裝置同一端，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計的難度。裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示，工作平臺與激光反射板固定于 10m 長高精度平行導(dǎo)軌一端，平行導(dǎo)軌上設(shè)置有滑動平臺和液位計信號反射板，兩者作為一體可在導(dǎo)軌上滑動，激光反射板和液位計信號反射板均為鋁制，外形尺寸相同，在激光反射板高于工作平臺部分的中心設(shè)置有待檢測液位計的法蘭安裝接口，待檢測液位計搭配固定尺寸的外接法蘭就可與之連接，在液位計信號反射板高于滑動平臺部分的中心設(shè)有一個可通過氣壓控制開閉的窗口，開閉窗口的中心與法蘭安裝接口的中心在同一軸線上且與平行導(dǎo)軌平行，液位計信號反射板上沿對角線設(shè)置的兩臺激光測距儀( DIMETIX DLS-A15 型，測量范圍為 0. 2 ～30m，精度 ±1. 5mm) 作為標(biāo)準(zhǔn)器，激光測距儀的光軸與平行導(dǎo)軌平行且激光瞄準(zhǔn)點(diǎn)落在激光反射板上。其中裝置中平行導(dǎo)軌設(shè)計的技術(shù)要求為: 平行度≤0. 02/1000，直線度≤0. 01/1000，激光反射板的垂直度要求≤0. 02/1000，平行導(dǎo)軌的技術(shù)要求主要保證滑動平臺長期運(yùn)行的順暢，不會出現(xiàn)振動、卡滯現(xiàn)象，系統(tǒng)的測量精度主要由激光測距儀控制，導(dǎo)軌的影響相對較小; 而對于固定式激光反射板垂直度造成距離上的微小偏差，相對于本裝置適用的*大允許誤差*高為毫米級的被檢液位計來說，也是可以忽略的。
滑動平臺中設(shè)置了氣動剎車系統(tǒng)，測量時可通過氣壓將滑動平臺鎖定在導(dǎo)軌上，以利于讀數(shù)的穩(wěn)定。液位計信號反射板中設(shè)置的開閉窗口同樣由氣壓控制，對于導(dǎo)波雷達(dá)和真空磁翻板液位計，以氣壓控制窗口開啟夾緊探桿或浮子，而對于超聲波和雷達(dá)液位計，則可將窗口關(guān)閉，從而保證該裝置對于不同類型液位計的適用性，相關(guān)的氣路及控制電路分別通過設(shè)置于滑軌下的線路與放置于工作平臺中的氣瓶和電腦主機(jī)相連。
2 系統(tǒng)工作流程
2. 1 被檢液位計的安裝
將被檢液位計搭配預(yù)制具有固定外形尺寸的外接法蘭，安裝于檢測裝置的法蘭接口上。根據(jù)被檢液位計的種類，若為雷達(dá)或超聲波液位計，通過氣壓將開閉窗口關(guān)閉，若為真空磁翻板液位計或?qū)Рɡ走_(dá)液位計，控制窗口將磁浮子或探桿加緊并將線纜或探桿調(diào)至水平。
2. 2 測量方法
不同廠家生產(chǎn)的液位計由于設(shè)計的差異，安裝后其初始零位并不一致，因此在實(shí)際工作中采用差值法，即相對測量法，其技術(shù)思路為: 將*一測量點(diǎn)作為參考點(diǎn)，在被檢液位計量程范圍內(nèi)，通過比較各測量點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值和被檢儀表顯示值與*一測量點(diǎn)數(shù)據(jù)的差值來實(shí)現(xiàn)對不同液位計的檢測。
2. 3 測量程序
測量程序采用 LABVIEW 編制，其流程圖如圖 2所示。*先將被檢液位計的基本信息輸入測量主程序中并設(shè)置測量點(diǎn)。測量開始后系統(tǒng)開始自檢，依據(jù)系統(tǒng)提示將滑動平臺移動到*一測量點(diǎn)附近，控制氣動剎車系統(tǒng)將滑動平臺鎖定在平臺上，防止讀數(shù)時輕微滑動造成讀數(shù)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)通過 ＲS232端口控制兩臺激光測距儀工作。每個測量點(diǎn)測量開始前，系統(tǒng)都會進(jìn)行自測量，若此時兩臺激光測距儀的測量結(jié)果差值大于設(shè)定值，系統(tǒng)將報警提示故障，若差值在設(shè)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)正式開始該測量點(diǎn)測量，兩臺激光測距儀各測量 10 次，取其均值作為標(biāo)準(zhǔn)值。系統(tǒng)可自動讀取被檢液位計輸出電流信號，也可選擇將測量結(jié)果手動輸入。系統(tǒng)在完成該點(diǎn)測量后提示更換測量點(diǎn)，測量程序全部完成后將進(jìn)行數(shù)據(jù)保存并自動生成包含全部測量數(shù)據(jù)的測試報告。
表 1 給出了對雷達(dá)液位計( 測量范圍為 0 ～10m，*大允許誤差為 ±10mm) 的實(shí)際測量結(jié)果。
3 結(jié)束語
通用反射式液位計檢測裝置已申請**( **號: ZL201720365159. 2) ，裝置采用標(biāo)準(zhǔn)器和被檢液位計對向設(shè)計的方案，降低了設(shè)計難度; 配備雙標(biāo)準(zhǔn)器，具備自檢功能，可保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，適用于對超聲波液位計、微波雷達(dá)液位計、導(dǎo)波雷達(dá)液位計和真空磁翻板液位計的檢測。由于裝置為水平式，若將導(dǎo)軌進(jìn)行延長就能夠?qū)Υ罅砍痰囊何挥嬤M(jìn)行檢驗(yàn)，但是，激光測距儀不能滿足大量程高精度液位計的測量，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)器更換為激光干涉儀，才可滿足現(xiàn)有相關(guān)類型液位計的檢驗(yàn)。