基于MT算法针对机械式水表误差检测及校准..docx

基于M/T算法针对机械式水表误差检测及校准的改进方法 ??发布日期：2013-05-03??浏览次数：12 ????0 引言 ????水表作为最普遍的流量计量仪表，其架构在很大程度上保持着机械式结构。为了使其计量准确，有必要检测并分析水表的流量误差性能，从而在校准工作中正确运用这一性能特点，尽可能减少水表的计量误差。目前的误差检测及校准设备主要是采用基于收集法的标准量器检定装置确定其基本误差并进行校准，然而，标准量器仅能部分地确定水表校验中的固有误差，实际上还存在着可归因于读数误差、切换误差、液面指示误差和时间相关误差等一系列的系统误差和随机误差。这些误差可通过列出的不确定源，并给其规定值来加以考虑并估计其幅值。但由于这些误差对水表检测的总不确定度有影响，而且其影响幅度是完全不能预计的。另外，基于这种装置的校准过程完全取决于工人操作经验以及主观估计，可靠性十分低。因此，很有必要对现有误差检测及校准的方法进行改进，进一步提高水表实验装置的准确度和工作效率。 ????1 水表误差检测及校准原理 ????1.1 传统误差检测方法 ????收集法是最常用的检测方法，把流经被测水表的水量收集到一个或数个容器内，并用静态容积法或静态称量法测量容器水量，和水表的示值进行比较，确定水表的示值误差。误差计算公式如式（1）所示： ??????? （1） ????式中：δ为被测表误差；V为检测时水表记录的水量；V0为检测时经水表注入工作量器的实际水量。 ????记录的水量和实际水量的差值与实际水量的百分比即为水表误差值。 ????1.2 误差检测改进方法 ????针对目前水表检测存在的问题，在标准表法基础上进行改进。假设同型号的标准表与被测表串联检测，在相同的瞬时流量约定真值为Q0的水流过状态下，消耗的时间为T，标准表和被测表表盘计数环节转过的容积示值分别为V0和V，设标准表的瞬时流量为约定真值即Q0=V0/T，被测表的示值瞬时流量为Q=V/T，所以在式（1）中分子分母同时除以实验所需时间，则有 ??????? （2）???? ????可见根据标准表和被测表的瞬时流量Q和Q0，可以求得被测表相对于标准表的误差。根据水表机械原理标准表和被测表的瞬时流量Q和Q0与叶轮转速υ和υ0成正比，所以式（2）可改写为 ??????? （3） ????始动元件（又称梅花指针）是鉴别机械式水表转动状态的标志元件，是水表计数器的始动环节。通过齿轮传动与叶轮进行一定传动比的同步转动，它的转速与叶轮转速成正比，所以对标准表和被测表始动元件进行瞬时速度检测，就可求得被测表相对于标准表的误差并进行校准，无需考虑时间因素。 ????1.3 误差校准方法 ????出厂水表误差调节主要是调节水表的喷孔调整装置，喷孔调整装置为叶轮盒喷孔上的调节球，利用调节出水冲击力进行调整。由于水表在不同流量下误差不同，所以水表要在最小流量Qmin、分界流量Qt、公称流量Qn和最大流量Qmax等4个流量点调节被测表的调整装置进行误差校准。根据上面论述的改进式检测方法，可以通过瞬时速度检测实时得到水表偏差，在动态环境下进行校准，能够有效减少校准时间，实现快速校准。 ????2 M/T测速算法 ????采用激光脉冲反馈装置对始动元件的齿进行检测，每当始动元件的一个齿转动达到检测位置时，产生一个反馈脉冲，同时对时钟进行监测，从而测得始动元件转速。 ????数字测速算法有多种，都是以M法和T法发展起来的。M法的测量原理是在设定的一定时间内，用计数器计取目标转动产生的反馈脉冲数来表示目标的转速。T法的测速原理是计取两个反馈脉冲间的时钟脉冲数，其倒数反映转速的测量值。M法适合测量高速，在转速较低的情况下容易产生约2个反馈脉冲的误差。T法则相反，在测量速的时候易产生约1个时钟脉冲单位的误差。M/T测速算法是一种结合了M法和T法的优点测速算法，能够在较宽的速度范围内提供精确度很高的速度值。故采用一种改进的M/T测速算法对始动元件转速进行检测。其测量原理是：在一个采样周期内，采集Cm个传感器反馈脉冲，并同时采集这Cm个反馈脉冲间隔内的高频时钟信号数Ct以测量速度则目标速度nMTT为 ??????? （4） ????式中：kr为反馈信号脉冲当量；f0为高频时钟频率。 ????M/T测速算法的相关时序如图1所示。 1—高频时钟频率f0；2—标准表反馈脉冲信号fp1； 3—被测表反馈脉冲信号fp2；4—采样周期T；5—时钟锁存信号Ct 图1 M/T法测量原理图???? ????由于反馈脉冲信号的边沿和定时采样周期T的边沿在时间上不可能总是保持一致，M/T法以反馈脉冲信号fp作为反馈脉冲信号fp计数和高频时钟脉冲信号f0计数的同步触发信号，所以T与fp之间的测量干涉不影响M/T法的测速精确度。但f0与fp之间的测量干涉会导致