風(fēng)速測量儀表廣泛使用在礦山安全、建筑施工安全、醫(yī)藥化工、環(huán)保檢測等領(lǐng)域,其測量結(jié)果直接關(guān)系到企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和職工的健康安全。目前,僅陜西省境內(nèi)各種風(fēng)速風(fēng)向測量儀表大約有上萬臺,整個西北地區(qū)乃至全國數(shù)量更為巨大。目前陜西省計量科學(xué)研究院所有風(fēng)速測量儀表的檢定校準(zhǔn)都是在音速噴嘴流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上完成的,測試準(zhǔn)確度和可靠性比較低,不利于計量工作的長期開展。基于上述現(xiàn)狀,本論文研發(fā)了 一套風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)裝置,以提高風(fēng)速風(fēng)向測量儀表檢定校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和可靠性。該裝置主要技術(shù)指標(biāo)為:風(fēng)速范圍:(0.5～50)m/s;試驗(yàn)段流場的流速均勻性:≤0.5%;試驗(yàn)段流場的流速穩(wěn)定性:≤0.4%;擴(kuò)展不確定度:0.5m/s≤v≤5m/s:r≤2%,k=2;5 m/s≤v≤50m/s:U_r≤1%,k=2。該裝置主要由風(fēng)洞系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)組成。其中,風(fēng)洞系統(tǒng)主要由驅(qū)動部分、風(fēng)道部分、風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)器等組成。驅(qū)動部分主要由轉(zhuǎn)速可控的驅(qū)動電機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)組成;風(fēng)道部分又分為過渡段、擴(kuò)散段、拐角段(內(nèi)含導(dǎo)流片)、穩(wěn)定段、收縮段及試驗(yàn)段。風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)器包括標(biāo)準(zhǔn)熱線式風(fēng)速儀((0.5～5)m/s)及標(biāo)準(zhǔn)皮托靜壓管((5～50)m/s)。軟件系統(tǒng)主要采用ForceControl為平臺進(jìn)行程序編寫。整體程序設(shè)計采用子模塊化完成的主要功能包括:初始化程序、參數(shù)設(shè)置程序、數(shù)據(jù)采集處理程序和數(shù)據(jù)管理程序。具體工作流程如下:開機(jī)后,首先對各個子模塊運(yùn)行初始化,檢查與下位機(jī)元器件通訊是否正常,完成初始化后,進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置(產(chǎn)品信息、試驗(yàn)參數(shù)、工況點(diǎn)參數(shù)設(shè)置等),然后開始運(yùn)行,啟動調(diào)整測量回路,實(shí)時采集風(fēng)速、壓力、溫度等數(shù)據(jù);將每次采集到的數(shù)據(jù)匯總到Excel表格內(nèi),處理并顯示,還要同時判斷是否需要報警,若需要報警,則及時發(fā)出聲光報警信號,若無報警,則繼續(xù)循環(huán)測試。風(fēng)洞系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)設(shè)計完成后,依據(jù)JJF 1033-2016《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》中的規(guī)定,對裝置進(jìn)行了檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性試驗(yàn)及計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核,考核結(jié)果均符合要求。最后對裝置的檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評定,明確的給出了不確定度的分析方法。通過重復(fù)性試驗(yàn)、穩(wěn)定性考核及不確定度評定的結(jié)果,該風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)裝置符合JJF 1033-2016《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》的要求。依據(jù)JJG(煤炭)01-1996《礦用風(fēng)速表》、JJG(建設(shè))0001-1992《熱球式風(fēng)速儀》、JJG 431-2014《輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表》、JJG 518-1998《皮托管》可以開展礦用風(fēng)速表、熱式風(fēng)速儀、輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表、皮托靜壓管的檢定或校準(zhǔn)工作。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH815
【部分圖文】：

10圖 3-2 熱線探頭線[37]如遇到風(fēng)，熱量就會耗散，導(dǎo)致熱線溫度變化。為速的變化，給熱線施加的電流需隨之變化，通過測量所施式如下，2( )( )aH I R a b U T T熱耗散量；流；阻；度；數(shù)。：（0.5~30）m/s。誤差：±2%（讀數(shù)）或±0.015m/s 取較大者。

圖 3-3 L 型皮托管如上圖所示，L 型皮托管的外形為一直角彎折的金屬管，直角的一邊為測頭總壓孔和靜壓孔。當(dāng)皮托管置于氣流中時，通過測量總壓孔與靜壓孔之間的差壓到標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速。計算公式如下，2 pv K 式中：v—風(fēng)速；K —皮托管系數(shù)； p—差壓，由差壓變送器測得。本裝置配有 0.25 級、（0~100）Pa，0.1 級、Pa，0.1 級、（0~2200）Pa 三種型號規(guī)格的差壓變送器共 5 臺，以使不同風(fēng)速下量不確定度盡可能��； —空氣密度，由 CIPM-2007 公式計算得到[38]，即：1 (1 )a va vapM MxZRT M 式中：a —濕空氣密度；

T —濕空氣熱力學(xué)溫度，由溫度變送器[40]測得。本裝置配有一臺最大允許誤差±0.1℃、（0~50）℃的溫度變送器；R —通用氣體常數(shù)；vM —水的摩爾質(zhì)量；aM —干空氣摩爾質(zhì)量；vx —水蒸氣摩爾分?jǐn)?shù)，( )( , )svvp tx h f p tp ，式中，h—相對濕度，由溫濕度變送器[41]直接測得。本裝置配有一臺最大允許誤差±0.2℃/±2%RH、（0~50）℃/（0~100）%RH 的溫濕度變送器；( )svp t —飽和蒸汽壓，按式(5)計算：Z —濕空氣壓縮因子。2）測量范圍：（5~50）m/s。3）皮托管系數(shù)：K=0.999。4）皮托管系數(shù)最大允許誤差：±0.005。綜上所述，本課題研發(fā)的風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)裝置風(fēng)洞系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)圖如下圖 3-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2817416