礦用風速傳感器示值誤差校準方法及不確定度評定

2024-12-03 00:00:00邵詩衢萬金筆

品牌與標準化 2024年6期

【摘要】本文提出了礦用風速傳感器示值誤差的校準方法，并對校準方法的測量結果不確定度進行評定，為保證煤礦環境安全監測的風速量值準確可靠提供依據。

【關鍵詞】礦用風速傳感器；示值誤差；校準方法；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.085

Calibration Method and Uncertainty Evaluation for Indication Error of Mine Wind Speed Sensor

SHAO Shiqu1， WAN Jinbi2*

（1.Guizhou Tiandihe Big Data Engineering Co.， Ltd.， Xingyi 562409， China； 2.GuizhouAntuo Technology Co.， Ltd.， Bijie Testing Branch， Bijie 551599， China）

Abstract： This article proposes a calibration method for the indication error of mining wind speed sensors， and evaluates the uncertainty of the measurement results of the calibration method， providing a basis for ensuring the accuracy and reliability of wind speed values in coal mine environmental safety monitoring.

Keywords： mine wind speed sensor； indication error； calibration method； uncertainty

0引言

在煤礦開采過程中，風速的大小直接影響礦工的生命安全，因而需要對煤礦開采場所的環境風速進行監測。礦井環境安全監測系統一般采用礦用風速傳感器作為風速監測儀表，將風速流量轉換為電信號并傳輸至監測系統，以實現對礦井環境風速的測量，為礦井環境安全提供監測風速量值。因此，礦用風速傳感器的測量準確性對保證環境安全監測至關重要。為了保持再用礦用風速傳感器的測量準確性，應定期對其進行校準。采用科學的校準方法是進行礦用風速傳感器校準的必要條件。本文提出的礦用風速傳感器示值誤差的校準方法，為礦用風速傳感器的量值溯源及確保其測量結果的準確可靠提供了技術方案。

1礦用風速傳感器的測量原理及示值誤差

1.1測量原理

礦用風速傳感器是利用卡曼渦街原理或壓差式原理進行風速測量的儀表，常用于礦井巷道中風速的測量。礦用風速傳感器通常由電源電路、微差元件、遙控電路、A/D轉換電路、智能信號處理、顯示電路、信號輸出電路等構成。礦用風速傳感器通過差壓元件取得壓力信號后，經智能信號處理后，由數碼管直接顯示風速值，同時通過信號線輸出相對應的信號。礦用風速傳感器測量原理如圖1所示。

1.2示值誤差

采用卡曼渦街原理的礦用風速傳感器示值誤差：當測量范圍為0.4～15 m/s時，最大允許誤差為±0.3 m/s；當測量范圍為0.5～20 m/s時，最大允許誤差為±0.4 m/s。

采用壓差原理的礦用風速傳感器示值誤差：當測量范圍為0.4～15 m/s時，最大允許誤差為±0.2 m/s；當測量范圍為0.5～ 20 m/s時，最大允許誤差為±0.3 m/s。

2校準條件

2.1環境條件

環境溫度為（20±5）℃，相對濕度為45%～75%，大氣壓力為86～106 kPa。標準風洞工作的環境溫度為（20±5）℃，校準期間環境溫度波動不大于±1℃。

2.2校準用設備

標準風洞：風速范圍測量下限≤0.2 m/s，風速范圍測量上限≥25 m/s；工作段氣流均勻性≤1.5%，工作段氣流穩定性≤0.5%；工作段直徑≥300 mm。皮托管：系數為0.998～1.004，偏差≤0.5%。微差壓計：測量范圍為0～625 Pa，準確度等級為0.1級及以上。大氣壓計：最大允許誤差為±40 Pa。溫度計：測量范圍為0～50℃，分度值≤0.2℃。

3校準方法

礦用風速傳感器開機預熱15 min以上，在無風的環境下調整零點；正確連接微差壓計與皮托管的接頭，調整微差壓計的零位；將礦用風速傳感器的轉換部分固定在標準風洞工作段中部，使其風流通道軸線與風洞軸線平行，平行度≤5°；將皮托管安裝在距標準風洞內壁大于1/8工作段直徑的風速均勻區，應確保校準期間，環境溫度波動不大于±1℃。礦用風速傳感器校準安裝如圖2所示。