矿用风速表自动检定校准装置的研究

矿用风速表自动检定校准装置的研究

王彬1陈旭伟2徐静3

1 长沙矿山研山研究院  长沙  410012

2 湖南省计量检测研究院  长沙  410004;

3 福建省计量科学研究所  福洲  350015

摘 要：该文阐述了一种矿用风速表自动检定校准装置的硬件系统及软件控制系统原理，实现了矿用风速表的自动检定校准及系统自动生成原始记录、计算、绘制曲线、打印出原始记录、检定证书等过程均实现了自动化。

关健词：矿用风速表； 皮托管 ；自动检定； 自动控制系统；

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1 矿用风速仪表的现状与检定中存在的问题

风速、风量是矿井安全的重要参数之一。风速仪表是用于测量井下巷道风速的仪表( 以下简

称风表) 属于安全防护、环境监测类计量器具，是国家计量法规定的实施强制检定的计量器具之一，因此，其质量的好坏和风表的精度是测量巷道风量的前提和保障。因而，风速的检测对安全生产是有实际意义的。目前，在检定或校准矿用风速表的工作过程中，基本都是靠人工操作来完成。其存在的问题是检测结果误差大、精度低，人为的给矿用风速表检定或校准结果造成较大测量误差。

2 系统的组成及工作原理

系统由数据采集装置、数据处理传输装置及控制装置，检定原始记录、证书自动打印输出模块等四个模块组成。系统工作原理是，风速仪表自动检定校准装置控制系统以风速表、皮托管的标准和规程为依据。将被检风速表、皮托管安装在风洞工作段，将测得的大气力、环境温度以及风洞工作段差压变送器的动压，及机械式风表的光电脉冲数和风速传感器的频率值输入计算机，操作人员在操作界面完成相关参数计算和设定后，系统通过控制变频器启动风机，采用步进频率、频率步进间隔、频率稳定间隔设置，缓慢地逐渐增加风机转速，测定风表的启动风速。然后按设定的检定点测量( 差压 /风速) 实际风速和风表指示值。计算机分别采集风洞室内的环境温度、大气压强、差压 /风速( 皮托管或孔板流量计的测量值输出) ，风速表叶轮转速( 激光光电传感器的测量值输出) 等参数，由计算机进行计算线性方程和绘制检定曲线并实时在显示屏上显示，最终由打印机打印原始记录、检定证书、校准曲线和线性方程，实现风洞的自动控制和风速表的自动检定。

系统由数据采集装置，计算机及控制装置，检定原始记录、证书自动打印输出模块等四个模块组成，如图1所示。

图1   矿用风速表自动检定系统原理框图

3软件系统原理设计

图2为矿用风速表自动检定系统系统原理示意图

1 风洞、2皮托管风速计、3 被测风速表、4标准数字大气压模块、5 标准数字微差压压力模块、6 智能控制器主机、7 计算机、8显示器、

9 风速控制单元、10 数字温湿度模块

它由高精度数字大气压力模块、高精度数字差压压力模块、数字温湿度模块、多功能控制器主机、测控工控计算机等组成。控制器主机与大气压力模块、差压模块、温湿度模块采用RS485总线通讯；控制主机与计算机采用以太网（或WiFi无线）通讯。本地数据库、数据处理模块、系统主界面、控制输出、参数设置等功能模块所组成。各部分完成的功能是：本地数据库端的设计，用于完成存储用户信息的数据表的建立和风速表所有检定信息的数据表的建立，与上位机主控系统软件的交互；数据处理模块的设计，主要完成系统采集各采集器的数据进行融合处理，根据相关检定规程得出相应的检定记录、报告，曲线图等数据。参数设置模块主要是完成相关技术和控制参数的设置。输出控制模块根据相应的计算和控制参数输出对变频器及其他相应装置的控制命令。显示打印，模块完成检定工作相应的业务流程，确保检定结论的正确输出和打印等。

图2软件系统框架图

3试验数据结果分析

检定时选用一块中速风表安装于矿用风速表检定装置中，通过风洞提供一个均匀、稳定的风场。分别读取风速表读数与矿用风速表检定装置提供的标准风速，其差值作为被检风速表的示值误差。数学模型为：Δv=v-vs式中：Δv—示值误差；v—风速表示值；vs—标准风速值。

显示误差不确定度评定结果如表1所示。

表1 显示误差不确定度评

4 结 论

矿用风速仪表自动检定校准装置目前在国内处于领先地位，可在风速表、皮托管等仪表检定校准工作中推广使用。

本文针对风速表自动检定系统的硬件系统进行了设计。在风洞中实现了风洞室内的环境温度、相对湿度、大气压强以及风洞中流速场的风速、风压等技术参数要实现自动监测和计算机自动采集、自动计算、自动转换，按检定规程自动判别被检仪表合格与否，系统自动生成检定、记录、计算、绘制曲线、打印出原始记录、检定证书等过程均实现了自动化。

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