目前的液位計檢定裝置主要存在兩方麵的不（bú）足：一是多為實驗室測（cè）量環境，而且多為橫向的檢（jiǎn）尺台進行檢定，不能夠（gòu）真實的模擬液位計的實際工作環境和工作狀態；二（èr）是即使為豎向的檢定裝置，但量程一般（bān）不超過6米，與目前大型儲（chǔ）罐一般12~25 m相比，對液位計主要量程的（de）覆蓋不夠***。

儲罐（guàn）用（yòng）自（zì）動類型液位計是安裝在大型儲罐上能夠自（zì）動連續測量液體高度 (空高或液麵高度) 的儀表。由於液位計（jì）的計量性能關係到油品交接過程中的準確程（chéng）度，進（jìn）而對單位的效益和安（ān）全有較大影響。如何能夠對不同廠商、不同類型、不同測量原理的液位計進行客觀、真實的檢定的需（xū）求變得日益迫（pò）切起（qǐ）來。我司通（tōng）過大量調研液（yè）位計的現場應用（yòng）工況（kuàng）、液位計產品的現狀（zhuàng），以及已有液（yè）位計檢定（dìng）裝置的檢定條件、檢定方法，並綜合國際（jì）上對液位計產品的要求，研究並建立了一套液（yè）位計標準裝置（zhì）。本裝置的主要特點有：一（yī）是豎向檢定液位計，真實再現了液位計的實際（jì）工作狀態；二是標準裝置覆蓋的（de）量程高可達25 m，滿足市場上儲罐（guàn）用自動液位（wèi）計的主要量程（chéng）；三是采用激光幹（gàn）涉儀作為主標準器，與一般（bān）的檢定裝（zhuāng）置（zhì）采用一級鋼直尺（chǐ）不同，具有非常（cháng）高的準確度；四（sì）是采用自動控製係統進行全程的檢定數據采集、液位控製，自動化程度高。 

1、液位計標準裝置的組成：

液位計標準（zhǔn）裝置由激光幹涉儀、自由態雙浮子和25 m高立式儲罐構成，如圖1所示。將激光（guāng）幹涉儀的激光發射裝置安（ān）裝在儲罐罐頂，激光發射器垂直向下發（fā）射，照準安裝在雙浮子中的全反（fǎn）射棱鏡。自由態雙浮子由內外浮子構成，如圖（tú）2所示。內浮子內安裝全反射棱鏡，如圖3所示，可以反（fǎn）射（shè）儲罐頂部激光發射器所發（fā）出的激光束，從而產生多（duō）普勒效應。內外浮（fú）子間通過支杆進行分隔，從而（ér）保證內浮子隨液位進行（háng）自（zì）由波動的同時，始終處於外浮子的內徑範圍。外浮子兩（liǎng）側設有吊耳，固定在儲罐上下的兩條導軌穿過吊耳，從而約束雙浮子在水平方向的運動範圍，保證內浮子內安裝的全反射棱鏡能夠在量程範圍內（nèi）反射激光發射器（qì）所（suǒ）發出的激光束。儲罐內設有上下計量板，下計量板設為液（yè）位零點。當（dāng）液位變化時，全反射（shè）棱鏡在垂直方向的位移（yí）即為液位變化量。激（jī）光幹涉儀[3]通過測（cè）量（liàng）全反射鏡移動（dòng）時多普勒效（xiào）應引起的頻率變（biàn）化，從而得到這（zhè）一（yī）時刻反射棱鏡的移動速度（dù），再計算出一段（duàn）時間內全反（fǎn）射棱鏡的位移，從而得（dé）出液位測量值（zhí）。通過將（jiāng）液位測量值與待檢液位計的測（cè）量值在全量程範（fàn）圍均勻選取幾個液（yè）位點（diǎn）作差（chà），從而得出待檢液位計的***大允許誤差。

　　
圖1 液（yè）位計標準裝（zhuāng）置示意（yì）圖

　　
圖2 自由態雙浮子連接剖麵示意圖

　　圖3 內浮子（zǐ）及全（quán）反射棱鏡安裝示意圖

　　2、控製係統概述：

液位計標準裝置的液位控製和液位（wèi）測量由PLC控製係統[4]進行遠程控製和現場數據采集。控製（zhì）係統示意圖（tú）如圖4所示。
 

　　圖4 液位計標準裝置控製係統示意圖（tú）

其中立式儲罐頂部安裝激光幹涉儀和（hé）待檢液位計（jì），二者的測量值通過通信模（mó）塊傳回中控室。在液位變化過程中，PLC控製係統可以通過激光幹涉儀測量（liàng）值的反饋（kuì）來控製主泵、控製泵、閥門進行工作。主泵主（zhǔ）要用於液位的粗略控製，當液位逼近設定液（yè）位值時，關閉主泵，啟動控製泵，由於控製泵流量非常小，能夠比較地控製液位，從而使立式儲罐液位達到***液位設定（dìng）值。在（zài）液位上升和下降過程中，通過遠程切換閥門的開（kāi）啟和閉合，能夠使測量介質在蓄水池和立式（shì）儲（chǔ）罐間雙向（xiàng）運動，實現雙泵雙向，從而實現液位設定值的雙向控製。

　　3、不（bú）確定度評定：

根據前文描述（shù），液位計標準裝置在全量程範圍（wéi）內（nèi）均勻選取幾個液位（wèi）測量點，通過標準裝置的測量值和待檢液位計測量值（zhí）之間的差值，得出全量程範圍內待檢液位計的***大（dà）允許誤差。

　　3.1、數學模型：

　　液位計標準裝置的數學模型為：

　　式（shì）中：Δ為特定（dìng）液位點誤差；y'為待（dài）檢液位計示值；x為標準裝置測量值。

　　3.2、測量不確（què）定度的主要（yào）來源：

　　3.2.1、液位計引入（rù）的標準不確定度u (y')：

　　液位（wèi）計（jì）的不（bú）確定度[5]主要是由液位計重複性、分辨力引入的標準不（bú）確定度，重複（fù）性的不確定（dìng）度采（cǎi）用A類方法評定，分辨力的不（bú）確定度采用B類方法進行評定，液位計的重複性可以通過連續測量得到，按照檢定規程[6]要求，在全（quán）量程範圍內選擇一固定的液位測量點，10次讀取待檢液位計的測量值為10.310 1、10.310 9、10.310 2、10.310 6、10.311 1、10.310 9、10.310 2、10.310 1、10.309 4、10.310 2 m。

　　根據（jù）貝塞爾（ěr）公式，得出標準（zhǔn）不確定度：

　　液位計分辨力為0.1 mm，在此區間內可認為（wéi）均勻分布，包含因子（zǐ）k取，則：

　　液位計引入的標準不確定度

　　3.2.2、液位計標準裝置引入的標準不確定度u (h0)：

　　液位計標準裝置誤差引入的標準不確定度u (h0) 采用B類方法進行評（píng）定[6]。

　　3.2.3、合成（chéng）標準不確定（dìng）度計算（suàn）：

　　數學模型：Δ=y'-x

　　靈敏係數（shù）：

　　各標準不確（què）定度分量匯總如表1所示。

　　因而合（hé）成標準不確定度計算如下：

　　輸入量y'、x彼此獨立互不（bú）相關，所以合成標準不確定度可（kě）按下（xià）式計算得（dé）到：

　　表1 標準不確定度匯總表

　　擴展不確定度評定如下：

　　取包含因子k=2，液位計標準裝置測量結果的擴展不確（què）定度為（wéi）：

　　3.3 測量不確定度報（bào）告與表示

　　液位計標準裝置（zhì）測量結果的擴（kuò）展（zhǎn）不確定度為：

　　4、結束（shù）語：

本文對液位計檢定裝置的組成、控製係統（tǒng）以（yǐ）及測量結（jié）果的不確定度進（jìn）行了說明和分析，得（dé）出本（běn）裝（zhuāng）置能夠對高精度液位計進（jìn）行示值誤差方麵的檢定，並通過控製標準裝置中的液位（wèi），能夠在（zài）量程範圍內均勻的液（yè）位點進行測量（liàng）工作，基本覆蓋待檢液位計的量程（chéng）。本檢定裝置（zhì）的優點主要體現在測量精（jīng）度高、係統穩定性好，並能夠真（zhēn）實模擬液位計的現場（chǎng）安（ān）裝環境和（hé）工作狀（zhuàng）態，與傳統（tǒng）的實驗室橫向（xiàng）檢定大量程液（yè）位計相比，能夠更加真實（shí）地再現液位（wèi）計的具體工作環境，並為液位計的離線（xiàn）檢定係統的研發提供了啟示和技術支撐。