[發(fā)明專利]一種跟蹤式水位儀性能參數(shù)檢測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107024257A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏云峰;王馳;趙日明;霍曉燕;徐華;聞云呈
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所32230
• 代理人: 樊文紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利河工模型測量儀器檢測領(lǐng)域，涉及跟蹤式水位儀檢測裝置和方法，具體涉及跟蹤式水位儀量程范圍、測量精度、跟蹤速度、動態(tài)響應(yīng)的檢測裝置和方法。

背景技術(shù)

水位是流體運(yùn)動的主要控制參數(shù)之一，既是理論分析的體現(xiàn)，也是驗證理論的標(biāo)準(zhǔn)，同時還為工程實踐提供可靠依據(jù)，水位測量是模型試驗測量技術(shù)中最核心的內(nèi)容之一。實際應(yīng)用中，尤其是較小水位差的測量控制系統(tǒng)中，跟蹤式水位儀已獲得廣泛的應(yīng)用。就水位儀的測量誤差而言，核心在于分辨率、跟蹤速度以及動態(tài)響應(yīng)等方面的參數(shù)范圍。要保證測量的準(zhǔn)確性，就必須定期對這幾個方面的參數(shù)進(jìn)行率定。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL233-2016跟蹤式水位儀校驗方法，采用升降架、游標(biāo)卡尺及人工計時的方法，只能簡易校驗水位測量范圍、測量精度及跟蹤速度等，但不能精確的檢測水位的動態(tài)響應(yīng)能力。由于現(xiàn)有研制生產(chǎn)跟蹤式水位儀測量精度≤0.1mm，測量分辨率≤0.01mm。采用現(xiàn)有的測量方法，其自動化水平較低，人工計時、肉眼觀測游標(biāo)卡尺（精度0.02mm）方法所測結(jié)果誤差根據(jù)操作人員技能熟練程度不同，相差可能較大，影響水位儀參數(shù)的檢測結(jié)果；水利河工物理模型試驗中，水位變化一般是呈周期性漲落變化，類似于正弦或余弦函數(shù)曲線變化模式，因此需要跟蹤式水位儀具有良好的動態(tài)響應(yīng)頻率和響應(yīng)時間，但現(xiàn)有方法和操作設(shè)施不能檢測跟蹤式水位儀的動態(tài)響應(yīng)性能。為了科學(xué)有效地對跟蹤式水位儀進(jìn)行校驗和率定，本發(fā)明提出一種更科學(xué)合理的跟蹤式水位儀檢測裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種自動化程度高，使用方便且檢測精度高的跟蹤式水位儀性能參數(shù)檢測裝置和方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案；

一種跟蹤式水位儀性能參數(shù)檢測裝置，包括第一驅(qū)動電機(jī)、第二驅(qū)動電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)、套管絲杠副、第一可調(diào)平臺、光柵位移傳感器、滾珠絲杠和第二可調(diào)平臺；

所述第二可調(diào)平臺、第二驅(qū)動電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)和套管絲杠副從上至下依次連接，第二驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動套管絲杠副垂直運(yùn)動，帶動升降機(jī)構(gòu)和第二可調(diào)平臺垂直運(yùn)動；

所述第二可調(diào)平臺還垂直固定設(shè)有滾珠絲杠，滾珠絲杠一側(cè)平行固定有光柵位移傳感器，另一側(cè)固定第一可調(diào)平臺，第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠垂直運(yùn)動，帶動第一可調(diào)平臺垂直運(yùn)動，光柵位移傳感器采集第一可調(diào)平臺的位移信息；

上位機(jī)通過運(yùn)動控制器控制第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)啟閉，并通過運(yùn)動控制器獲取光柵位移傳感器采集的位移信息，計算待檢測參數(shù)性能。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一驅(qū)動電機(jī)選用伺服電機(jī)。第一驅(qū)動電機(jī)是用于檢測跟蹤式水位儀的性能參數(shù)，跟蹤式水位儀的測量精度要求為0.1mm，因此第一驅(qū)動電機(jī)選用伺服電機(jī)，并配置高精度絲杠，以便獲得高測量精度；第二驅(qū)動電機(jī)可采用普通電機(jī)或伺服電機(jī)，從成本、效益角度考慮，采用普通電機(jī)及一般精度的絲杠即可達(dá)到性能要求。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二可調(diào)平臺為鏤空結(jié)構(gòu)。第二可調(diào)平臺上放置跟蹤式水位儀，鏤空設(shè)計便于跟蹤式水位儀測針上、下運(yùn)動。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光柵位移傳感器通過滑塊平行固定于滾珠絲杠上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，光柵位移傳感器的測量精度高于待檢測跟蹤式水位儀的測量精度。

本發(fā)明還提供了上述跟蹤式水位儀性能參數(shù)檢測裝置的一種使用方法，具體包括如下步驟：

步驟一、將待檢測跟蹤式水位儀固定在第二可調(diào)平臺上，盛有液體的盛水器皿放置在第一可調(diào)平臺上，調(diào)整跟蹤式水位儀至測量零點，并使得水位儀測針與盛水器皿內(nèi)的水面接觸，上位機(jī)驅(qū)動運(yùn)動控制器發(fā)出脈沖信號，驅(qū)動第一驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動，第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠帶動第一可調(diào)平臺向下運(yùn)動，直至跟蹤式水位儀的測針脫離水面并不在跟隨，獲取跟蹤式水位儀的測量范圍；

步驟二、將上位機(jī)控制的位置參數(shù)及跟蹤式水位儀的位置參數(shù)均置為零值，在上位機(jī)中設(shè)置平臺位移距離，使第一可調(diào)平臺向上、向下移動一段距離，帶第一可調(diào)平臺穩(wěn)定后，對比跟蹤式水位儀位移讀數(shù)并與上位機(jī)中設(shè)置的平臺位移距離，經(jīng)過多次測量，獲得跟蹤式水位儀的測量精度；

步驟三、設(shè)定第一可調(diào)平臺向上、向下移動距離即為給定的跟蹤式水位儀分辨率，觀測跟蹤式水位儀在第一可調(diào)平臺位移變化前后的讀數(shù)，獲取跟蹤式水位儀的測量分辨率；