СТЕНД ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам для калибровки датчиков уровня жидкости.
Известно устройство для калибровки датчиков уровня (п. РФ №40108, опубл. 2004.08.27). Устройство содержит снабженную уровнями плату с подвижным горизонтально установленным валом, на одном конце которого неподвижно укреплен лимб, снабженный маховиком, а на другом - платформа для размещения поверочного датчика. Плата установлена на подвеске с регулировочными винтами. Недостатком известного устройства является большая трудоемкость осуществления операций настройки и калибровки буйковых уровнемеров при их эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является переносной стенд для настройки и калибровки буйковых уровнемеров (п. РФ №84973, опубл. 20.07.2009). Стенд содержит кронштейн, состоящий из резьбовой втулки с закрепленной на ней пластиной, имеющей колесо блока, вращающееся на оси, кронштейн закреплен на корпусе уровнемера на штатной резьбе, а через колесо блока перекинут тросик, один конец которого крепится через крючок к стремянке с буйком, а другой конец крепится к набору грузов, причем ось тросика и ось стремянки с буйком совпадают.
К недостаткам известного устройства можно отнести его механическую сложность, что затрудняет работу с ним, а также отсутствие автоматизации процесса калибровки. Устройство требует постоянного наблюдения за работой всех его систем со стороны обслуживающего персонала, это требует привлечения дополнительных ресурсов и приводит к снижению оперативности при работе с устройством. Кроме того, известное устройство не позволяет учитывать фактор влияния температуры жидкости на величину показаний уровнемера.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение ассортимента стендов для калибровки датчиков уровня жидкости.
Технический результат заявляемого устройства - повышение точности измерений, конструктивная простота, удобство эксплуатации, а также оперативность.
Поставленная задача решается переносным стендом для калибровки датчиков уровня жидкости, содержащим рабочую камеру, снабженную системой регулирования уровня жидкости, нагревательным элементом, эталонными датчиками уровня жидкости и температуры и мобильным датчиком температуры, систему управления и обработки данных, выполненную на базе персонального компьютера, соединенного через систему обмена информацией с пультом управления, снабженного средством подключения к калибруемому датчику и соединенного с системой регулирования уровня жидкости, эталонными датчиками уровня жидкости и температуры и нагревательным элементом, при этом соединение системы обмена информации с персональным компьютером выполнено посредством последовательного интерфейса, а с пультом управления и калибруемым датчиком посредством интерфейса передачи данных по двухпроводному полудуплексному многоточечному последовательному каналу связи.
На фиг. представлена одна из возможных блок-схем заявляемого устройства, где
1 - персональный компьютер, 2 - система обмена информацией, 3 - пульт управления стендом, 4 - калибруемый датчик уровня, снабженный 5 - мобильный температурный датчик, 6 - эталонный температурный датчик стенда, 7 - эталонный датчик уровня жидкости, 8 - нагревательный элемент, 9 - рабочая камера, система регулирования уровня жидкости, где 10 - клапан слива жидкости, 11 - насос.
На точность измерений уровня жидкости в процессе калибровки оказывают влияние разные внешние факторы, но основная погрешность измерений определяется зависимостью величины диэлектрической проницаемости жидкости от температуры. Для учета погрешностей, связанных с воздействием температурных колебаний жидкости на измеряемую величину уровня, и, следовательно, для повышения точности измерений, рабочая камера заявляемого стенда для калибровки снабжены эталонным датчиком температуры и мобильным датчиком температуры, который устанавливают на калибруемый датчик уровня жидкости. Сравнение величин показаний датчиков позволяют построить графическую зависимость измеряемого уровня жидкости от ее температуры и оценить линейность работы датчика уровня жидкости.
Система управления и обработки данных заявляемого стенда включает персональный компьютер (ПК), соединенный с пультом управления через систему обмена информации, выполненных на базе микропроцессоров. В системе управления и обработки данных используют ПК, например IBM PC, с частотой процессора не менее 1 Мгц., что позволяет использовать полученную информацию в реальном времени. Обмен данными между системой обмена информацией и ПК осуществляется посредством USB, калибруемый датчик и пульт управления обмениваются данными с системой обмена информацией с помощью интерфейса RS485, а датчики давления и температуры опрашиваются пультом, например, по протоколу I2C.
Конкретная аппаратурная реализация эталонного датчика давления и датчиков температуры является стандартной и по характеристикам зависит от поставленной задачи измерения, требуемой точности, быстродействия.
Рабочая камера выполнена, например, в виде трубы, и закреплена к основанию, например с помощью спорно-фиксирующего устройства, снабжена системой регулирования уровнем жидкости, выполненной, например, в виде насоса и клапана для слива жидкости, соединенной с пультом управления.
Эталонный датчик уровня жидкости является стандартным и может быть выполнен, например, в виде ультразвукового датчика уровня или датчика давления.
В качестве нагревательного элемента может использоваться, например, трубчатый электронагреватель.
Конструкция заявляемого устройства позволяет осуществлять оперативную собираемость стенда.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В рабочую камеру (9), помещают калибруемый датчик уровня жидкости (4), на который устанавливают мобильный датчик температуры (5). С компьютера (1) подают сигнал на пульт управления (3), оттуда он поступает в систему регулирования уровня (11), с помощью которой рабочую камеру (9) заполняют жидкостью, например водой, до установления требуемого уровня, определяемого датчиком уровня (7). Нагревательный элемент (8) устанавливает требуемую температуру воды. Данные, полученные от эталонных датчиков температуры (6) и уровня жидкости (7), калибруемого датчика (4) и его температурного датчика (5) поступают в систему обмена информации (2) и далее на компьютер (1), где происходит обработка данных и строится зависимость показаний значений измеряемого уровня воды калибруемого датчика(4) от температуры и уровня воды в рабочей камеры, измеряемых эталонными датчиками, делается анализ точности показаний для установления линейности, чувствительности и зависимости показаний калибруемого датчика от температуры воды и определения температурной погрешности.
Таким образом, конструктивное выполнение заявляемого устройства позволяет корректировать температурную погрешность, за счет наличия эталонного и мобильного датчиков температуры, возникающую в процессе работы при различных колебаниях температур жидкости, а использование системы управления и обработки данных на базе микропроцессоров позволяет получить заявляемый технический результат - повышение точности измерений стенда, его конструктивную простоту и удобство в эксплуатации.