Спосіб, стенд і контакторний пристрій стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра

1. Спосіб визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі, що передбачає введення неоднорідності хвилевого опору до лінії передачі замиканням провідників двопровідної лінії передачі електропровідною перемичкою і визначення показань вимірювального приладу рівнеміра, який відрізняється тим, що неоднорідність хвилевого опору вводять до витягнутої в довжину двопровідної лінії передачі смугового типу, замикаючи провідники двопровідної лінії передачі смугового типу спрямованою перпендикулярно до провідників електропровідною перемичкою, положення якої визначають кінцевою мірою довжини, установленою паралельно двопровідній лінії передачі. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що положення електропровідної перемички визначають закріпленням її відносно кінцевої міри довжини. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку закріпляють відносно кінцевої міри довжини на фіксованій відстані. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку послідовно закріпляють відносно кінцевої міри довжини на різних фіксованих відстанях. 2 (19) 1 3 95914 4 кінцевих мір довжини виступ перпендикулярний кінцевим мірам довжини. 13. Стенд за п. 12, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку виконано у формі леза. 14. Стенд за п. 13, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку виконано у формі леза, розділеного на дві частини, сполучені провідником. 15. Стенд за п. 10 або п. 11, або п. 12, або п. 13, або п. 14, який відрізняється тим, що кінцеві мірі довжини є складеними з кількох секцій. 16. Контакторний пристрій стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з хвилеводом первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу, що містить електро провідну перемичку, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку закріплено на коромислі, яке шарнірно установлено на платформі, що має засоби для фіксації відносно кінцевих мір довжини, паралельних провідникам хвилеводу. 17. Контакторний пристрій за п. 16, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку виконано у формі леза. 18. Контакторний пристрій за п. 17, який відрізняється тим, що електропровідну перемичку виконано у формі леза, розділеного на дві частини, сполучені провідником. 19. Контакторний пристрій за п. 17 або п. 18, який відрізняється тим, що платформа має паралельний електропровідній перемичці виступ, відповідний поперечним пазам, виконаним на кінцевих мірах довжини. Винахід стосується галузі вимірювальної техніки і може бути застосований для випробувань, метрологічної атестації, повірки або градуювання електромагнітних, резонансних та інших рівнемірів з первинним перетворювачем, виконаним у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу. Відомий спосіб градуювання електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі коаксіального типу, який, з метою визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу, передбачає введення неоднорідності хвилевого опору до лінії передачі замиканням її провідників електропровідною перемичкою, яку вводять в отвір зовнішнього провідника до стикання із внутрішнім провідником, і визначення показань вимірювального приладу рівнеміра [Авт. свід. СРСР № 565217, G01F 23/28, опубл. 30.07.1977]. Відомий стенд для визначення метрологічних характеристик вимірювальних каналів (регулювання і повірки) електромагнітних (радіолокаційних) рівнемірів, що містить засіб для задання відстані і засіб для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу [Патент РФ № 2298770, G01F 25/00, опубл. 10.05.2007]. Відомий контакторний пристрій стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з хвилеводом первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі коаксіального типу у вигляді електропровідної перемички, яку вводять в отвір зовнішнього провідника до стикання із внутрішнім провідником, і визначення показань вимірювального приладу рівнеміра [Авт. свід. СРСР № 565217, G01F 23/28, опубл. 30.07.1977]. Відомий спосіб передбачає свердлення отворів в зовнішньому провіднику. Це робить відомий спосіб складним і трудомістким, оскільки необхідно визначати відстань до кожного отвору зразковим вимірювальним засобом; центри отворів мають знаходитися на одній лінії, у противному разі неминучізначні похибки. Крім того, відомий спосіб не пристосований для використання з двопровідними лініями смугового типу, яким віддають перевагу у випадках, коли використання двопровідних ліній коаксіального типу утруднене через особливості рідин, рівні яких вимірюють. Відомий стенд не може бути використаний для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з хвилеводом первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу. Застосування відомого контакторного пристрою передбачає свердлення отворів в зовнішньому провіднику. Це робить відомий спосіб складним і трудомістким, оскільки необхідно визначати відстань до кожного отвору зразковим вимірювальним засобом; центри отворів мають знаходитися на одній лінії, у противному разі неминучі значні похибки. Крім того, відомий спосіб не пристосований для використання з двопровідними лініями смугового типу, яким віддають перевагу у випадках, коли використання двопровідних ліній коаксіального типу утруднене через особливості рідин, рівні яких вимірюють. Технічна задача винаходу полягає в удосконаленні способу визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі, що передбачає введення неоднорідності хвилевого опору до лінії передачі замиканням провідників двопровідної лінії передачі електропровідною перемичкою і визначення показань вимірювального приладу рівнеміра, шляхом введення неоднорідності хвилевого опору до витягнутої в довжину двопровідної лінії передачі смугового типу замиканням провідників спрямованою перпендикулярно до них електропровідною перемичкою, положення якої визначають кінцевою мірою довжини, установленою паралельно двопровідній лінії передачі. Технічна задача винаходу полягає також в удосконаленні стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу елект 5 ромагнітного рівнеміра, що містить засіб для задання відстані і засіб для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу шляхом виконання засобу для задання відстані у вигляді кінцевої міри довжини, установленої паралельно хвилеводу первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу, а засобу для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу - у вигляді електропровідної перемички, що має можливість контакту з провідниками хвилеводу і має засоби для фіксації відносно кінцевої міри довжини. Технічна задача винаходу полягає також в удосконаленні контакторного пристрою стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з хвилеводом первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу шляхом закріплення електропровідної перемички на коромислі, шарнірно установленому на платформі, що має засоби для фіксації відносно кінцевих мір довжини, паралельних провідниками хвилеводу, що дає можливість задання положення перемички кінцевою мірою довжини. Задання положення перемички кінцевою мірою довжини забезпечує високу точність (одиниця довжини передається з точністю 0,1мм) з досить малим кроком (не більше 150мм), що забезпечує високу точність вимірювань і градуювання поряд із спрощенням способу і зниження трудомісткості виконання робіт. Спосіб визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі, що передбачає введення неоднорідності хвилевого опору до лінії передачі замиканням провідників двопровідної лінії передачі електропровідною перемичкою і визначення показань вимірювального приладу рівнеміра характеризується тим, що неоднорідність хвилевого опору вводять до витягнутої в довжину двопровідної лінії передачі смугового типу, замикаючи провідники двопровідної лінії передачі смугового типу спрямованою перпендикулярно до провідників електропровідною перемичкою, положення якої визначають кінцевою мірою довжини, установленою паралельно двопровідній лінії передачі. Положення електропровідної перемички можуть визначати закріпленням її відносно кінцевої міри довжини, в тому числі на фіксованій відстані. Електропровідну перемичку можуть послідовно закріпляти відносно кінцевої міри довжини на різних фіксованих відстанях. Електропровідну перемичку можуть установлювати в положення вимірювання, переміщаючи її вздовж кінцевої міри довжини. Вздовж кінцевої міри довжини можуть переміщувати платформу, на якій шарнірно установлено електропровідну перемичку. Кінцеву міру довжини може бути складено з кількох секцій, а електропровідна перемичка може бути виконаною у формі леза, у варіанті розділеного на дві частини, сполучені провідником. Стенд для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра, що містить засіб для задання відстані і 95914 6 засіб для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу характеризується тим, що засіб для задання відстані виконаний у вигляді хоча б однієї кінцевої міри довжини, установленої паралельно хвилеводу первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу, а засіб для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу виконано у вигляді електропровідної перемички, що має можливість контакту з провідниками хвилеводу і має засоби для фіксації відносно кінцевої міри довжини. Електропровідну перемичку може бути виконано у формі леза. Стенд може містити дві паралельні кінцеві міри довжини, які мають розташовані на заздалегідь визначеній відстані засоби для задання положення електропровідної перемички, виконані у вигляді поперечних пазів, а електропровідну перемичку шарнірно закріплено на рухомій відносно кінцевих мір довжини платформі, яка має відповідний пазам кінцевих мір довжини виступ і засоби для фіксації відносно кінцевих мір довжини, причому відповідний пазам кінцевих мір довжини виступ перпендикулярний кінцевим мірам довжини, при цьому електропровідну перемичку може бути виконано у формі леза, розділеного на дві частини, сполучені провідником. Кінцеві мірі довжини можуть бути складеними з кількох секцій. Контакторний пристрій стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з хвилеводом первинного перетворювача у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу містить електропровідну перемичку, закріплену на коромислі, яке шарнірно установлено на платформі, що має засоби для фіксації відносно кінцевих мір довжини, паралельних провідниками хвилеводу. Електропровідну перемичку виконано у формі леза, розділеного на дві частини, сполучені провідником. Платформа може мати паралельний, виконаний в формі леза електропровідній перемичці, виступ, відповідний поперечним пазам, виконаним на кінцевих мірах довжини. На фіг. 1 показано загальний вид (вид згори) схеми стенда для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу; на фіг. 2 показаний фронтальний вид схеми установки контакторного пристрою; на фіг. 3 показаний боковий вид схеми установки контакторного пристрою; на фіг. 4 показано схему фіксації контакторного пристрою відносно кінцевої міри довжини. Стенд для визначення метрологічних характеристик вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра, хвилевід первинного перетворювача якого виконаний у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу з провідниками 1 і 2, містить засіб для задання відстані, виконаний у вигляді двох кінцевих мір довжини 3 і 4, установлених на основі (не показано) паралельно хвилеводу первинного перетворювача (провідникам 1 і 2), і засіб для фіксації відстані і створення відбитого вимірювального сигналу - контакторний пристрій. Кінцеві міри довжини 3 і 4 виконано складеними з кількох секцій, сполучених муфтами 5. Кінцеві міри дов 7 жини 3 і 4 мають розташовані на заздалегідь визначеній відстані поперечні пази 6. Контакторний пристрій містить закріплену на коромислі 7 електропровідну перемичку, виконану у формі леза, розділеного на дві частини 8 і 9, сполучені провідником 10; частини леза 8 і 9 мають можливість контакту з провідниками 1 і 2 хвилеводу. Коромисло 7 за допомогою підшипника 11 з віссю 12 шарнірно закріплене на платформі 13. Платформа 13 має засоби для фіксації електропровідної перемички відносно кінцевих мір довжини 3 і 4 - притискну пластину 14 і гайку 15, нагвинчувану на прикріплену до платформи 13 шпильку 16, з установленою між ними притискною пружиною 17. Засобами для задання положення електропровідної перемички є паралельний частинам леза 8 і 9 відповідний пазам 6 кінцевих мір довжини 3 і 4 виступ 18; у зафіксованому стані платформи 13 виступ 18 перпендикулярний кінцевим мірам довжини 3 і 4 і забезпечує перпендикулярність електропровідної перемички провідникам 1 і 2 хвилеводу первинного перетворювача електромагнітного рівнеміра. Стенд містить також пристрій для контролю температури навколишнього повітря 19. Метрологічні характеристики вимірювального каналу електромагнітного рівнеміра з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі смугового типу визначають наступним чином. На основі горизонтально установлюють провідники 1 і 2 двопровідної лінії передачі смугового типу хвилеводу первинного перетворювача електромагнітного рівнеміра в паралельно їм установлюють кінцеві міри довжини 3 і 4 із спрямованими догори пазами 6. Контакторний пристрій підводять вздовж кінцевих мір довжини 3 і 4 до місця вимірювання, пропускаючи міри довжини 3 і 4 між платформою 13 і притискною пластиною 14. В вибраному місці виступ 18 установлюють у відповідний паз 6 і фіксують положення платформи відносно кінцевих мір довжини 3 і 4 за допомогою притискної пластини 14 і гайки 15; притискна пружина 17 забезпечує надійну фіксацію. Обертаючи коромисло 10 навкруг осі 12 підшипника 11, опускають його до контакту частин 8 і 9 леза електропровідної перемички з провідниками 1 і 2. Під час пропускання вимірювального електромагнітного сигналу хвилеводом в місці контакту частин 8 і 9 леза електропровідної перемички з провідниками 1 і 2 виникає неоднорідність хвилевого опору хвилеводу, від якої відбивається вимірювальний сигнал, виходячи із затримки відбитого сигналу відносно вимірювального сигналу судять про лінійний розмір. Для визначення лінійного розміру використовується одна кінцева міра (наприклад, 3), яка є своєрідною шкалою з ціною поділки, що дорівнює кроку пазів 6; друга кінцева міра (наприклад, 4) використовується як напрямна. Контакторний пристрій, а отже і електропровідну перемичку, послідовно закріпляють відносно кінцевих мір довжини 3 і 4 на різних фіксованих відстанях, отже отримують метрологічні характеристики вимірювального каналу на всьому діапазоні вимірювань. 95914 8 В зразку стенда кінцеві міри довжини 3 і 4 являють собою трубки діаметром 14 мм, виконані з нержавіючої сталі 12 × 18Н10Т за ДСТ 5632 номінальною довжиною 1500 мм. Кожна міра виготовлена з точністю 1500±0,025 мм. На кожній трубці з кроком 150 мм нанесені мітки у вигляді пазів 6 з точністю ± 0,02 мм. Для кожної трубки відстань від одного торця трубки до кожної мітки і довжини трубок визначені за допомогою вимірювальної машини трикоординатної з похибкою виміру ± 6 мкм. Трубки розташовуються по дві паралельно на відстані 30 мм одна від одної. Для визначення лінійного розміру використовується одна трубка, яка є своєрідною шкалою з ціною поділки 150 мм (крок пазів 6); друга трубка використовується як напрямна; з'єднуючи секції, можна одержати довжину шкали, що відповідає діапазону виміру досліджуваного вимірювального каналу системи (наприклад, найбільш використовувані діапазони виміру рівнемірів: 3м, 6м, 12м, 15м, 18м, 22м). Основу стенда виконано з кутиків рівнобоких 94 × 3,2 зо ГОСТ 13737. Кріплення під кінцеві міри довжини виконано з нержавіючої сталі за ГОСТ 5632, кріплення під хвилевід виконано з фторопласту за ГОСТ 10007. Пристрій контролю температури навколишнього повітря 19 виконаний на базі термоперетворювачів DS18B20 з погрішністю виміру 0,5 °C. Мають бути дотримані паралельність кінцевих мір довжини 3 і 4 та провідників 1 і 2 хвилеводу не менше 2 мм на будь-якій ділянці довжиною 1 м та відхилення висоти кріплення кінцевих мір довжини 3 і 4 та провідників 1 і 2 від заданого розміру не більше 1 мм. Стенд забезпечує передавання одиниці довжини за умови 10 незалежних спостережень (замикань хвилеводу контакторним пристроєм); не виключна систематична похибка не перевищує 1 мм. Розмір одиниці довжини передається багаторазово для зменшення випадкової складової похибки за рахунок горизонтального зсуву частин 8 і 9 леза електропровідної перемички під час установлювання на хвилевід. Використання заявлених способу, стенда та контакторного пристрою забезпечує простоту виготовлення обладнання з високою точністю (крок градуювання може бути не більше 150 мм), мобільність (можливість експлуатації стенду як у виробника, так і у користувача систем вимірювання), можливість завдяки секційній конструкції досліджувати вимірювальні канали рівня з діапазоном вимірювання від 3 до 22 м, високу точність передачі одиниці довжини (до 1мм), простоту монтажу обладнання (близько 1 години), невелику вартість стенда порівняно з державним еталоном, економію витрат часу та людських ресурсів під час виконання метрологічної атестації (повірки, градуювання) вимірювальних каналів електромагнітних рівнемірів з первинним перетворювачем у вигляді двопровідної лінії передачі (в середньому метрологічна атестація одного вимірювального каналу з діапазоном вимірювання 12 м триває 0,5години). 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 95914 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601