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电容式波高仪校准规范

1范围

本规范适用于电容式波高仪的校准。

2概述

电容式波高仪广泛应用于水工模型、河道、水库、湖泊、港口或码头进行实时在线与离线监测。

电容式波高仪一般由电容式波高仪传感器、连接线缆和数据采集系统组成，结构示意图见图1。

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采集系统

采集系统

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1-电容式波高传感器；2-连接线缆；3-数据采集系统图1电容式波高仪结构示意图

电容式波高仪传感器是用有均匀绝缘层的导线制成，导线与水分别为两极，组成圆柱形电容。传感器淹没的深度随水面波动而变化，与之成正比的电容量变化经转换和放大后，所输出的电压或电流即反映了水面波动状况。

3计量特性

3.1零点漂移：在2h内零点漂移最大允许误差为±3%。

3.2线性度：在测量范围内线性度：±2%。

3.3示值误差：最大允许误差为±0.5%F.S。

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注：以上指标不用于合格性判定，仅供参考。

4校准条件

4.1环境条件

4.1.1环境温度：（15～30）℃。

4.1.2相对湿度：≤90%。

4.1.3水温：（15～25）℃。

4.1.4周围无影响电容式波高仪正常工作的机械振动、电磁干扰等。

4.2计量标准器及配套设备

4.2.1水位传感器：测量范围应覆盖0~1m，最大允许误差±0.1%F.S。

4.2.2波高传感器率定水槽：水位自动调节范围应覆盖0~1m，水温波动不超过±1℃/h。

5校准项目和校准方法

5.1校准前说明

对于可直接输出波高值的电容式波高仪，可跳过步骤5.4。

5.2校准前准备

检查仪器外观和相互作用，在没有影响校准计量性能的因素后将电容式波高传感器垂直放置于率定水槽上，按照使用说明书要求将电容式波高仪数据采集系统通道与电容式波高传感器编号一一对应安装。

5.3零点漂移

将波高传感器率定水槽调节到20cm水位，将电容式波高仪垂直放置在率定水槽上，测量时长不少于20s，采样频率不低于10Hz，记录测量时段内电容式波高仪初始输出信号的平均值x0，持续观测2h，每隔20min记录电容式波高仪输出信号的平均值xi，按式（1）计算零点漂移Δxi，取绝对值最大的Δxi为电容式波高仪的零点漂移。

Δxi=×100%（1）

式中：

Δxi——电容式波高仪在20cm处的漂移相对示值误差；

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x0——电容式波高仪在20cm处的示值稳定后输出信号的平均值；

xi——电容式波高仪在20cm处中间隔一段时间后输出信号的平均值；i——各测量点的序数。

5.4线性度

a)将水位传感器和电容式波高仪波高传感器垂直放置在率定水槽上，调节到满量程水位，并保持十分钟以上直至水位平稳；

b)在电容式波高仪满量程范围内均匀选取8个校准点，每个校准点测量3次，以测得的上限为起点，按顺序分别记录在每个校准点处的水位传感器的水位值yj和电容式波高仪的信号输出平均值xj；

c)对电容式波高仪信号输出平均值xj与水位传感器的水位值yj按式（2）进行线

性拟合，得到电容式波高仪在第j个校准点处输出量值拟合值yj；

yj=y0+kxj（2）

式中：

yj——水位传感器在第j个校准点处测量的水位值，cm；

xj——被校准电容式波高仪在第j个校准点处的信号输出平均值，mA或mV；

yj——被检电容式波高仪在第j个校准点处输出量值拟合值，cm；

k——斜率，cm/mA或（cm/mV）；

y0——截距，cm；

j——各校准点的序数。

d)按式（3）计算电容式波高仪各校准点的线性度yj，取各j点中绝对值最大的作为线性度校准结果。

×100%（3）

式中：

yj——电容式波高仪的幅值线性度；YFS——满量程输出，cm。

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5.5示值误差

a)按照6.3b)的要求分别记录水位传感器的水位值yj和电容式波高仪的信号输出

平均值xj；

b)根据式（2）计算得到电容式