目（mù）前的液位計檢定裝（zhuāng）置主要存在兩方麵的不足：一是多為實驗室測量（liàng）環境（jìng），而且多為橫向的檢尺（chǐ）台進行檢定，不（bú）能夠真實的模（mó）擬液位計的實際工作環境和工作（zuò）狀態；二是（shì）即使為豎向的檢定裝置（zhì），但量程一般不超過6米，與目前大型儲罐一般12~25 m相比，對（duì）液位計主（zhǔ）要量程的覆蓋不夠***。

儲（chǔ）罐用自動類型液位計是安裝在大型（xíng）儲罐上能夠自動連續測量（liàng）液（yè）體高度 (空高或液（yè）麵高度) 的儀表。由於液位計的計量性能關係到油品交接過程（chéng）中的準確程度，進而對單（dān）位的效益和（hé）安（ān）全有較大（dà）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、真實的檢定的需求變得日益迫切起來。我司通過大（dà）量調研液位計的現場應用工（gōng）況、液位（wèi）計產品的現狀，以（yǐ）及已有液位計檢定裝（zhuāng）置的檢定條件、檢定（dìng）方法，並綜合國際上對液位計產品的要求，研究並建立了（le）一套液位計（jì）標準裝置。本裝置的主要特點有：一是豎（shù）向檢定液位計，真實（shí）再（zài）現了液（yè）位計的實際工作狀態；二是標準裝置覆蓋的量程高可達（dá）25 m，滿足市場（chǎng）上儲罐用自動液（yè）位計的主要量程；三是采用激光幹涉儀作為主標準器，與一般的檢定裝置采用一級鋼直尺不同，具有非常高的準確度；四是采用自動控製係統進行全程的檢定數（shù）據采集、液位控製，自動化程度高。 

1、液位（wèi）計標準裝置的組成：

液位計標準裝置由激光幹涉儀、自由態雙浮（fú）子和25 m高立式儲罐構成，如圖1所示。將激光幹涉儀的激光發射裝置安裝（zhuāng）在儲罐罐頂，激光發射器垂直向（xiàng）下發射，照準安裝在雙浮子中（zhōng）的全反射棱鏡。自由態雙浮子由內外浮子構（gòu）成，如圖2所示。內浮子內安裝全反射（shè）棱鏡（jìng），如圖3所示，可以反（fǎn）射儲罐頂部激光發射器所（suǒ）發（fā）出的（de）激光束，從而產生多普勒效應。內外（wài）浮子間通過支杆進行分（fèn）隔，從而保證（zhèng）內浮子隨液位進（jìn）行自由波動的同時，始終（zhōng）處於外浮子的內徑範圍。外浮子兩側設有吊耳，固定在（zài）儲罐上下的兩條導軌穿（chuān）過吊耳，從而約束雙浮子在水平方（fāng）向的運動範圍（wéi），保證內浮子內安裝（zhuāng）的全反射（shè）棱（léng）鏡能夠在量程範圍內反射激光（guāng）發射器所發出的激光束。儲罐內設有上下計量板，下計量板設為液位零點。當（dāng）液位變化時，全反射棱鏡在（zài）垂直方（fāng）向的位移即為液位（wèi）變化量。激光幹涉儀[3]通過測量全反射鏡移動時多普勒效應（yīng）引起（qǐ）的（de）頻率變化，從而得到這一時刻反射棱鏡的（de）移動速度，再（zài）計算出一（yī）段時間（jiān）內（nèi）全（quán）反射（shè）棱鏡的（de）位移，從（cóng）而得出液位測量值。通過將液位測量值與待檢液位計的測量（liàng）值在全量程範圍均勻選取幾個（gè）液位點（diǎn）作差（chà），從而得出待檢液位計的（de）***大允許誤（wù）差。

　　
圖1 液位計標準裝置示意（yì）圖

　　
圖2 自由態雙浮子連接剖麵（miàn）示意圖（tú）

　　圖3 內浮（fú）子及全反射棱（léng）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測量由PLC控製（zhì）係統（tǒng）[4]進行遠程控製和現場數據（jù）采集。控製係統示意圖如圖4所示。
 

　　圖4 液位計標準裝置控製係統（tǒng）示意圖

其（qí）中立式儲罐頂部安裝激光幹涉儀和待檢液位計，二者的（de）測量值通過通信模塊傳回（huí）中控室。在液位變化過程中，PLC控製係統可（kě）以通過激光幹涉儀測（cè）量值（zhí）的反饋來控製主泵、控製泵、閥門進行工作。主（zhǔ）泵主要用（yòng）於液位的（de）粗略控製，當液位逼近設定液位值時，關閉主（zhǔ）泵，啟（qǐ）動控製（zhì）泵，由於控（kòng）製泵流量非常小，能夠比較（jiào）地控製液位，從而（ér）使立式儲（chǔ）罐液位達到***液位設（shè）定值。在液位上升和下降過程中，通（tōng）過遠（yuǎn）程切換閥門的開啟和閉合，能夠使測量介質（zhì）在蓄水池和立（lì）式儲罐間雙向運動，實（shí）現雙泵雙向，從而實現液位設（shè）定值的（de）雙向控製。

　　3、不確定度評定：

根據前文描述，液位計標準裝置在全（quán）量（liàng）程範圍（wéi）內均勻選取幾個液位測（cè）量點，通過標準裝（zhuāng）置的測量值和待檢液位計測量值之間（jiān）的差值，得出全量程（chéng）範（fàn）圍內待檢液位計的***大（dà）允許誤差。

　　3.1、數學模型：

　　液（yè）位計標準裝置的數學（xué）模型為：

　　式中：Δ為特定液位點誤差；y'為待檢液位計示（shì）值；x為標準裝置測量值。

　　3.2、測（cè）量不確定度的主要來源：

　　3.2.1、液位（wèi）計引（yǐn）入的標準不確定度（dù）u (y')：

　　液位計（jì）的不確定度[5]主要是由液位（wèi）計重複性、分辨力引入的標準不確（què）定度，重複性的不確定（dìng）度采用A類方法評（píng）定，分辨力的不（bú）確定度采（cǎi）用B類方法進（jìn）行（háng）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（qiú），在全量（liàng）程範圍內選擇一固定的液位測量點，10次讀（dú）取（qǔ）待檢液位計的測量（liàng）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（bèi）塞爾公式，得（dé）出（chū）標準不（bú）確定（dìng）度：

　　液位計分辨力為0.1 mm，在（zài）此區（qū）間內可認為均勻分布，包含因子k取（qǔ），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（zhǔn）不（bú）確定度u (h0)：

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

　　3.2.3、合成（chéng）標準不確定（dìng）度計算：

　　數學模（mó）型：Δ=y'-x

　　靈（líng）敏係數：

　　各標（biāo）準不確定度分量匯總如表1所示。

　　因而合成標準不確定度計（jì）算如下：

　　輸入量（liàng）y'、x彼（bǐ）此獨立互不相關，所以合成（chéng）標準（zhǔn）不（bú）確定度可按下式計算得到：

　　表1 標（biāo）準不確定度匯總表

　　擴展不確（què）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定度為：

　　3.3 測量不確定度報告與表示

　　液位計標準裝（zhuāng）置測量結果的（de）擴展不（bú）確定度為：

　　4、結束語：

本文（wén）對（duì）液位計檢定裝置的組成、控製係統以及測量結果的不確（què）定度進行了（le）說明和分析，得出本裝置（zhì）能夠對高精度液位計進行示值誤差（chà）方麵的檢定（dìng），並通過控製標（biāo）準裝置中的液位，能夠在量程範圍內（nèi）均勻的液位（wèi）點進行測量工作，基本（běn）覆蓋待檢（jiǎn）液位計的（de）量程。本檢定裝置的優點主要體現在測量精度高、係統穩定性好，並能夠真實模擬（nǐ）液（yè）位計的現場安（ān）裝環（huán）境和工作狀態，與傳統（tǒng）的實驗室橫向檢定（dìng）大量程液位計相比，能夠更加真實地再現液位計（jì）的具體（tǐ）工作環境，並為（wéi）液位計（jì）的離（lí）線（xiàn）檢定係統的研發提供了（le）啟示和技術支（zhī）撐。