波動及脈動壓力測量是潮浪及波浪水槽模型試驗中的一個非常重要的內容,尤其是涌潮對涉水建筑物的作用力通過壓力傳感器的測量得到數據,對涉水建筑工程有著非常重要的參考價值。所以校準壓力傳感器的精度對水槽模型試驗中的壓力測量可信度有非常重要的意義。口前國內水工模型中壓力測量大都采用中國水利水電科學研究院研制的DJ800型多功能監測系統,該系統配置的壓力傳感器具有靈敏度高、穩定性和動態特性好等優點,不僅能作靜態壓力測量,還能進行動態壓力測量。
壓力檢測系統的工作原理
DJ800型多功能監測系統配置的壓力傳感器的基本原理是:被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷),使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,從而使得傳感器的電阻值發生變化,用電子線路檢測這一變化,并輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。在潮浪和波浪模型試驗中,將該壓力傳感器安裝在涉水建筑物上,用來研究涉水建筑物在潮浪和波浪的沖擊下的作用力。所以壓力傳感器的準確可靠與否直接影響模型試驗的結論,故需對壓力傳感器進行定期校準。
壓力傳感器型號及技術要求
口前使用的壓力傳感器的型號為MPX10D/10kPa,在國內水利系統應用較為廣泛。該壓力傳感器的技術指標:
(1)測量范圍:-2一 10kPa
(2)分辯率:0.01kPa
(3)誤差:<士0.30%fs< p="">
(4)自振頻率:>300Hz
儀器校準方法的改進
依據GB/T19001一2000idt ISO 9001:2000標準要求,新購置、使用中及維修后的壓力傳感器應滿足其規定的技術要求,壓力傳感器的校準周期為1a。以往到了校準周期時,按照校準要求需要把壓力傳感器送往訓一量檢定部門進行校準,這樣不但費用高,而且耽誤時間,同時來回搬運儀器也容易損壞。為此,對壓力檢測系統的校準方法進行了改進:用1把經過計量部門檢定合格的鋼直尺(量程1000mm,最小刻度1.0mm,誤差小于1.0mm)作為測量水位高度的標準用一量器具,然后用有機玻璃制作1個透明的校準水箱(長X寬X高妻50cm*50cm*120cm,要求透明、牢固,中間需垂直放置一有機玻璃制作的隔板以固定傳感器,底部應設一可用閥門控制的出水孔,孔口位置高于底板5cm).
具體方法:首先,將經檢定合格的鋼直尺垂直固定在校準水箱前側的一塊有機玻璃板上,鋼直尺零位直接置于水箱底板處。在有機隔板離底板10,20cm處鉆上與壓力傳感器大致相同直徑的圓孔。其次,將需校準的壓力傳感器安裝在有機玻璃隔板的圓孔上,如圖1所示。將壓力傳感器的信號線接到多功能監測系統的壓力通道上,記錄壓力傳感器未接觸到水時(此時實際水壓為0kPa)的輸出信號值。往校準水箱內緩慢加水至水位對準鋼直尺900mm位置,并記錄此時壓力傳感器的輸出信號值,如圖2所示。然后打開放水閥門,使校準水箱內水位緩慢降低10cm左右,待水而穩定后再記錄此時鋼直尺的讀數值H,和系統的讀數值,接下來重復上述步驟,每次降低水位約10cm,直至水位低于壓力傳感器中心位置(即鋼直尺10,20cm處),并記錄每一個水位下的鋼直尺的讀數H,和系統的讀數。填入相關的《多功能監測儀壓力傳感器自校記錄表》,并利用測得的壓力傳感器輸出信號值與水壓值的線性關系曲線計算出系統讀數所對應的水壓值H2,同時訓一算出兩水壓之間的誤差值△H(△H=H2-H1),每一次訓一算得出的誤差值△H均不超過3.0mm為合格。
采用經改進的儀器準校方法主要有以下特點:
(1)使儀器準校準工作方便快捷,成倍提高儀器準校準效率;
(2)可以只用1把檢定合格的剛直尺和自制校準水箱自校準多只壓力傳感器,無需送到訓一量檢定部門校準測試,從而節約檢定費用;
(3)不耽誤科研生產任務的完成;
(4)避免因需送檢而來回搬運有可能而損壞儀器,保證壓力檢測系統的安全使用。
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