硬度测量范文

导语：如何才能写好一篇硬度测量，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词 里氏硬度测量实验箱；教育装备；实训

中图分类号：G482 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）06-0032-03

Abstract This article mainly explains an educational equipment that can be used in colleges of science and technology in mental material hardness testing practical training： Leeb Hardness Testing Experi-mental Toolbox. Being differed from the traditional practical training device， it optimizes the design of which the desk type device’s large size and its uneasiness to move， and improves the design of which the portable device’s low electric quantity， small screen， unchan-geable probe， and the uneasiness to carry the parts. Having solved these inadequacies， Leeb Hardness Testing Experimental Toolbox has high-capacity batteries， bigger high-definition screen， chan-geable parts， the integration of its desk type and portability， and etc.

Key words leeb hardness testing experimental toolbox； educational equipment； practical training

1 前言

测量硬度有多种方法，里氏硬度计测量因其具有易携带、测量范围宽、操作方便等优点，成为现场金属部件硬度测量的首选方法[1]。里氏硬度测量实验箱是一种以里氏硬度试验为理论依据，针对理工科院校设计的用于金属硬度测量实训教学的教育装备。该实验箱将教与学中所需的部件集成在一个实验箱中，方便在硬度测量实训中的搬运和携带。实验箱配有大屏显示、多种探头类型、快捷键、打印机、可更换电池、校准试块等功能硬件，并搭载友好的人机交互系统，方便实验人员操作。其设计面向教与学，对市场上出现的硬度计进行优化设计，使得设备为教学所用。

2 目前状态与不足

传统教学工作中，多采用台式静力试验布氏硬度基准机等台式硬度计。这些台式硬度计不仅体积庞大不便移动，而且价格较高，实验室配备很难达到学生人手一台的水平，使得学生上机操作时间少、体验不足。便携式硬度计体积小且携带方便，可解决数量不足的问题。但是，目前市场上销售的便携式硬度计存在以下一些不足：

1）电池容量小，很容易造成连续教学使用时电量不足，在进行实验准备时需要花费时间去充电；

2）LCD屏过小，显示数据量过少，不便于测量和教学工作的开展；

3）零散附件太多，不便于携带和现场操作；

4）微型化的一体型硬度计，体积虽然小，但探头不可更换，无法满足实训时需要不同探头的要求；

5）维护困难，硬度计集成度高，若出现设备问题，需要返厂维修，花费的成本高、时间长。

并且在外采购的硬度计商业元素较重，采买、维护成本高，功能烦琐且不适用。大多数院校为满足课堂需要，需要支出大量资金、人力对硬件进行选购配备，费时费力。

3 实验箱的设计

在调查相关用户的基础上，针对目前市场上销售的里氏硬度测量仪的不足之处，专门为教学实训工作设计一款里氏硬度测量实验箱。实验箱解决了现有台式硬度测量仪器体积过大，一体式硬度计电池容量不足、显示数据少、探头不可更换，便携式硬度计零散附件多、不便携带等诸多问题。设计时特别关注模块化、标准化等内容，力求实现便于维修、便于使用的目标。

实验所用的所有部件都装配在防爆实验箱中，如图1所示。该实验箱尺寸为400 mm（长）×300 mm（宽）×160 mm（高），箱子采买时选取有锁扣、手持、肩背和现场放置的固定装置。

在箱体上盖开出一透明观察窗口，在不打开箱盖的情况下也可以观察到仪器工作情况。箱体内部分上下筛銮域：上层区域固定安装仪表各部分，如编码器、显示器、键盘、电源、打印机等；下层区域用于存放仪表的附件和备件，如标准试块、备用电池、冲击装置、备用打印纸、砂纸等。两层使用铝板隔开，配有拆装手柄，方便拿取安放。

4 硬件设计

硬件组成

1）大屏幕显示：屏幕选取7.3英寸、800*480高分辨率可触摸彩色液晶屏。

2）多探头和支撑环类型。材料不同、被测物曲面不同，应选取不同的探头和支撑环。该实验箱配备多种冲击装置（D、DL、G、C、E、D15等）和各类支撑环，满足不同的测量需求，并且大大减少了教育装备的选购成本。用户选择不同的冲击装置进行打值测量，免去因探头种类不同而配置多种硬度计的成本问题。

3）多按键快捷键盘。快捷键盘是方便实验人员进行快捷配置所设计的。多按键快捷键盘为4×6分布，覆盖机器的所有操作方式。按键分布如图2所示。快捷键盘是为满足快速调整数值，显示、更改配置所设置的快捷键。最左侧的一列为一级菜单，可遍历所有操作；第二列到第六列为常用快捷键，可快捷设置一些常用菜单的配置。

4）打印机。为解决打印机携带不方便、连接复杂问题，实验箱将微型打印机嵌入其中。微型打印机选取的是市场上较常见的热敏镶嵌式微型打印机。

5）可更换大容量充电电池。普通的硬度计在连续教学时耗电量较大，很容易造成后续教学时电量不足，而实验员在每次实验准备时要花费大量的时间去给设备充电。本实验箱使用两节26650充电电池供电（总电量10 000 mAh），

并配备两节备用电池，在教学活动中若出现电量不足等情况，可自行更换，不耽误教学工作的进行。

硬件设计总图 硬件设计总图如图3所示。

5 软件设计

系统功能

1）显示界面。该实验箱设计四种显示风格，分别是大数字、统计参数、柱状图、平均值，测量值超出限定范围可显示不同颜色的提示符号。同时，为满足不同测试环境、光线的需求，可调节屏幕亮暗、背光时间等。

2）友好的人机操作方式。实验中常用功能可以使用快捷键操作，全部功能都可以通过菜单进行操作。实验箱具备多按键键盘和编码转轮，教学中可采用这两种方式进行操作。

3）测量功能。在实际测量中因测试用的材料不同，会选择不同的探头类型、材料、硬度单位等配置信息。该实验箱配置模拟、无线、数字的探头信号，配置D/DL/D15/G/C/E等探头类型，可选单位有HL/HRC/HRB/HB/HV/HS/HRA等。为满足多装置、多材料、不同单位的示数教学要求，该实验箱内嵌入128个换算表，是目前相关产品中配备转换表数量最多的，减少了实训活动中查数据手持的麻烦。该表支持中华人民共和国国家标准GB/T 17394―1998《金属材料 里氏硬度试验》[2]及部分其他国家和地区的标准。

4）特色功能。实验箱不仅可以精确测量硬度值、存储数据，还具有强大的数据分析能力。该实验箱自带硬度转换计算器，方便查询转换各种材料硬度值，以及查看不同类型冲击装置之间的换算关系，拥有强大的数据处理及分析功能，包括显示平均值、标准差、最大值、最小值、粗大误差的判断、超限情况的判断及报警提示等信息。单组具有统计分析能力，包括平均值、平均值置信范围、最大值、最小值、极差、标准差、标准差置信范围峰度系数、偏度系数、合格率、测量值分布直方图、测量值正态分布检验、测量值均匀分布检验。还可以双组进行对比分析，进行均值显著性差异检验、标准差显著性差异检验、合格率显著性差异检验、分布显著性差异检验。

5）校准。实验箱设有测量计数功能，对测量次数进行累计。当打值超过1000～5000次（打值硬度不同，次数不同）后，需要对示数进行校准，这也是实验教学的一部分。该实验箱提供一点校准和两点校准两种校准方式，满足大多数教学要求。而这两种校准方式又可分为对单位和材料的独立校准和联合校准。同时，实验箱配置低、中、高三种校准标准块，方便实训中的打值校准学习。

6）打印。该实验箱配置微型打印机，可选择自动打印平均值或每测数值，还可手动选取要打印的某一次的数值。打印的数据可作为本次实训的实验报告使用。

设计框架 在实地调查一些院校的硬度测量实训后，将工厂、企业所用的硬度计的一些功能和模块进行优化改良，在操作和软件功能上力求设计一款适合教与学的硬度测量实验箱。软件功能总图如图4所示。

6 结束语

实验箱拥有大屏幕显示、编码转作、多按键数量的快捷键盘、打印机、充器、大容量电池，从而满足操作便捷、功能完备、持续工作时间长等功能要求。整个仪表采用箱式设计，方便实验员配置教学用具和对这些设备进行维护和管理，符合国家相关技术及安全标准。

参考文献

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关键词：显微硬度自动测量程序；金相试验；手动测量

显微硬度试验可用于化学热处理的渗碳层、渗氮层，金属扩散层以及镀层的测定，还可用于热处理材料表面显微组织的显微硬度试验以及金属表面淬火的硬化层等，除此之外，还可以研究整个过渡层的性能；对不同厚度的铝带（箔）、不锈钢带、紫铜带、黄铜带等和半成品测试显微硬度；以及晶粒内部不均匀性研究等。随着科技发展，材料生产能力提升，检测试验任务尤为重要，结构钢真空热处理后的表面显微组织检测、金属扩散层及镀层检测，以及晶粒内部的不均匀性及质量问题分析和失效零部件硬度分析等越来越多，为了便于实际生产应用提高试验效率，显微硬度计的自动测试程序应用变得尤为重要。

显微硬度分为维氏显微硬度和努氏硬度。显微硬度适用于HV8～2000的材料。显微维氏硬度一般要求负荷加载的保持时间黑色金属为10～15秒，有色金属为30～35秒。显微努氏硬度一般要求负荷加载的保持时间黑色金属为5～15秒，有色金属为30秒。

1 显微硬度在金相检测中的应用

显微硬度在金相检测中主要的应用有硬度曲线测定和平均硬度值测定。

1.1 渗层深度及表面显微组织测定

渗层深度及表面显微组织测定主要指化学热处理的渗碳层、渗氮层，金属扩散层以及镀层，结构钢保护气氛热处理后表面显微组织的显微硬度试验以及金属表面淬火的硬化层等，均可用硬度曲线的方法进行测定。另外硬度曲线除能直接测定渗碳层（硬化层）的硬度外，还可用以研究整个过渡层的性能。通过编制自动测量程序可从距表面规定距离处开始垂直试样表面每隔固定距离测量一次硬度直至心部，进行多次测量，将测量结果绘制成一条硬度曲线，确定整个渗层深度。

表面显微组织测定是用于测定某结构钢保护气氛热处理后其表面质量（增碳、脱碳、增碳及晶间氧化等），即按要求载荷在试样检测面上沿垂直于表面方向打显微硬度，硬度压痕应答在垂直于表面的一条或多条平行线上。选取一真空热处理随炉试验件进行表面显微硬度测定，编制自动测量程序进行硬度曲线测定，得出相应的硬度曲线，试验结果见表1、图1。

1.2 平均硬度值测定

平均硬度值测定主要用于平时使用前的硬度计校准、晶粒内部的不均匀性测定及质量问题分析和失效零部件硬度分析等。通过编制自动测量程序可对材料选定范围的硬度值按要求进行有规律测定并计算平均硬度值。例如在使用前进行硬度计校准，选取与检测用载荷及硬度值相匹配的标准硬度块进行测定，自动测量程序测定结果见表2。

2 自动测试程序和手动测试程序的比较

选取一块HK0.5656的标准试块采用自动测量程序和手动测试，并对比测试结果。

2.1 自动测试程序

2.2 手动测试

校准显微硬度计后，进行手动测量，在标准试块上选定5个点依次打显微硬度。

d：是所测对角线的平均值μm；

ds：是标准压痕报告给出的平均对角线长度μm。

自动测试程序的最大误差大于手动测试，手动测试和自动测试的重复性和最大误差均符合相关资料要求。

3 结束语

显微硬度试验自动测量程序硬度曲线测定可用于保护气氛热处理材料表面显微组织的测定以及生产过程控制化学热处理的渗碳层、渗氮层，金属扩散层以及镀层等。显微硬度试验自动测量程序平均硬度值测定可用于组织均匀性测定，质量问题分析和失效零部件硬度分析等。显微硬度自动测量程序和手动测量的准确性和重复性均满足相关资料要求，尤其是在硬度曲线测定时自动测量程序可以准确定位、快速测量，效率高于手动测量，推荐采用自动测量程序。根据金相检测经验，自动测试程序对试样制备要求严格，必须严格控制加工硬化层及表面划痕等制样缺陷，以避免在自动测量过程中程序识别不清无法测定。

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光度学量

光通量这个物理量是用来说明在一个固定的立体角中所具有的全部光功率,在光度学中光通量常用大写希腊字母Φ来表示,单位为流明(lumen,简记作lm)。与此相关的另一个物理量是光强,即发光强度,一般用大写拉丁字母I来表示,单位为烛光或坎德拉(candle,简记作cd),光强是单位立体角内的光通量。

我们平常使用最多的光度学中的物理量是光照度,或简称照度,常用大写拉丁字母E来表示,单位为勒克斯(lux或简记作lx);照度是单位面积上通过的光通量,所以照度与光通量的单位之间的换算为1 lux = 1 lm/m2。光度学中的亮度常被称为辉度,它是反映一个被光照射的物体对光反射的情况,一般用大写拉丁字母L来表示,单位为尼特(nit,1 nit = 1 cd/m2);对于投影机来说,这个物理量的大小取决于投影幕的质量和反射光的效率。

图1反映了上述这些物理量之间的关系,这是我们进行实际测量时的依据。一个具有4 cd发光强度的发光体在如图所示的立体角中产生了4 lm的光通量,在距离该发光体1 m远的地方,并恰好充满在这个立体角中有一个1 m2的平面S1,则在S1上面产生的照度就应该是4 lux。在距离该发光体2 m远,并也充满该立体角的平面S2的面积显然应该为4 m2,在S2上面产生的照度就是1 lux。所以,当投影幕越大,且离投影机越远时,它上面的照度就越低。而我们则可以根据在投影幕处测量的照度值,用它乘以投影幕的面积,就能够计算出该投影机光通量的流明数。

测量方法

在普通多媒体教室中测量投影机的实际光通量(即厂商说的投影机“亮度”)可采用下面的方法,测量时需要使用光照度计。第一步,打开投影机并预热5分钟以上;第二步,在投影幕上投出如图2所示的纯黑白图像(使用Word或PowerPoint都可以);第三步,用照度计在图像中白(实际为亮)的部分测出照度值Ew(单位:lux),在图像中黑(实际为暗)的部分测出照度值Eb(单位:lux);第四步,根据投影幕的尺寸计算出其面积S(单位:m2,参考表1);第五步,利用关系式Φ= (Ew-Eb)×S计算出的数值Φ(单位:lm),即该投影机实际能够产生的光通量,也就是投影机厂商所说的“亮度”的实际值。

如果在测量时是将图像投影在普通的白色墙壁上,则可用关系式Φ= (Ew-Eb)×L×W来计算;其中L和W分别为投影面积的长度和宽度,单位是m(米)。例如:测得Ew= 3 600 lux,Eb= 600 lux,L = 1.2 m,W = 0.9 m;则Φ= (3 600 lux - 600 lux) × 1.2 m × 0.9 m = 3 240 lm(流明)。

测量原理

首先,应该认为对投影幕图像上产生的光照度,除了投影机的贡献外还有室内灯光和透过玻璃窗室外日光的共同作用,并且室内灯光和室外日光作用在银幕上的光线是均匀分布的。投影幕上图像中黑色部分没有来自投影机的光线,因为这部分光线被投影机中光学系统的相关部分挡住了,只有室内灯光和室外日光的作用。而图像中白色部分除了室内灯光和室外日光的作用外,主要还有来自投影机而产生最大照度的那些光线,所以(Ew - Eb)的数值就成为投影机在投影幕上产生的最大照度。用这个照度值乘以投影幕的总面积,就得出了投影机的实际光通量(即投影机的实际“亮度”)。这是因为投影机产生的全部光通量都作用而且仅作用在投影幕上的结果。

测量工具

测量时可使用市面上有售的数字式光照度计,例如:(a)深圳产LX-1010B数字式照度计(淘宝网上标价仅56元人民币),(b)台湾产TES-1330A数字式照度计(市场标价300元人民币),(c)香港产AR813A数字式照度计(市场标价280元人民币)。

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【关键词】全站仪;悬高;测量;检测

引言

工程勘测中,悬高测量是全站仪应用较多的特殊功能之一,全站型电子速测仪(简称全站仪)集光电测距仪、电子经纬仪和微处理机于一体,不仅能同时自动测角、测距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊测量功能如对边测量(RDM)、悬高测量(REM)、三维导线测量、放样测量等,给测量工作带来了极大的方便。

1 测量原理

悬高测量:是测定某些不能达到的被测点时,可以先直接瞄准其下方的投影上的棱镜,测量平距,然后瞄准悬高点,测量出高差。

1.1 传统悬高测量原理

利用全站仪进行悬高测量的原理很简单。所谓悬高测量,就是测定空中某点距离某个水平面(通常为下面的地面)的高度。首先把反射棱镜设立在欲测目标点B的天底B'点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点),输入反射棱镜高V;然后照准反射棱镜,测得水平距离D;再转动望远镜照准目标点B,便能实时显示出目标点B至地面的高度H。其大小由全站仪自身内存的计算程序计算而得:式中,D 为全站仪至反射棱镜的平距;a1和a2分别为反射棱镜和目标点的竖直角。

应当注意的问题是,要利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的正下方的投影点,否则测出的结果将是不正确的【1】。假如棱镜没有准确立在悬高点B正下方的点B'而是立在了地面上的C'点,则水平距离为D',而不是D,则测出的高度为

则C点到其铅垂线下地面的高度CC'的距离,不等于BB'的正确距离。在实际工作中测悬空点的高度时,应先投点再进行悬高测量,尤其是目标点离地面较高的情况。

1.2 特殊情况的悬高测量

要想利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的投影点上,否则将无法准确的测出结果。

(1)偏置法

当测量点不能直接放棱镜或者不能直接照准目标点,就应该通过设置偏置值的方法间接的测量出悬高点投影点坐标再根据悬高测量原理测出悬高点的高度,如图2所示。

在A点架设仪器,由于不能直接在B点放置棱镜,所以在C点放置棱镜,然后在全站仪设偏值菜单里按要求输入横向分量s,垂直分量可以使仪器照准建筑物底部保持垂直微动不变,让棱镜与建筑物底部保持在同一水平面上将棱镜高输入0使用实时测量后,再将镜头转回到建筑物底部,再照准D点,就可以测量出DB之间的距离。但在使用是应注意偏量数值的正负号【2】。

该方法的优点是可以方便直接的测算出悬高点的坐标其精度主要决定于C点相对B点分量的精度。在实际应用中如果对精度要求不高时使用较方便。

(2)公式法

实际工作中,如果即在投影处无法安置反射棱镜(如悬空线路跨水塘)。又无法知道测量点相对于投影点的分量时可以使用公式法,如图3所示。

欲测定悬高点的高度,可在远离目标的A点处安置全站仪,在AC方向线上适当位置B点安置反射棱镜,观测A、B两点间的平距DAB和高差hAB;同时转动望远镜观测至塔顶C点的竖直角a1。然后再将反射棱镜立于塔基D点,测定A、D两点间的高差hAD。接着将仪器安置于B点,观测至塔顶C的竖直角 ,即可求得目标高度H= H1+H2。

2 悬高测量实际经常遇到的情况及解决措施

实际的测量工作中,经常会遇到已知高程点和悬高点不通视;悬高点的铅垂投影点无法设置棱镜,可能铅垂投影点投影在水中或者无法直接观测到悬高点的铅垂投影点。实际应用中经常遇到以下情况:

2.1 在已知点无法设置测站,但棱镜可以置于悬高点在地面的铅垂投影点(即天底点)处【3】。

针对第一种情况,如下图,测量悬高点的高程和悬高方法已知c点的高程,同时要测量悬高点E的悬高和高程。由于c, 两点不通视,我们无法把仪器设置在C点直接观测悬高点E,测出悬高点E的悬高和高程。这种情况,可以将仪器设置在同时能够看到悬高点E和已知高程点c的A点,量取c点的棱镜高 ,观测 点到c点的斜距SAC及观测c点的棱镜的竖直角, 点与悬高点E的观测方法,参照传统的悬高测量原理。即可求出悬高和悬高点E的高程。

2.2 在已知点可以设置测站,但棱镜无法置于悬高点在地面的铅垂投影点(即天底点)处;

如图5所示,已知A点的高程,将仪器设置在点A上,沿铅垂线改变仪器的高度,并且在不同的高度上观测悬高点的竖直角,从而使仪器点B,E和悬高点D在同一铅垂面内构成交会三角形。根据仪器高度改变的铅垂距离和观测的竖直角可以求得一个仪器点与悬高点之间的斜距,再由斜距计算测站与悬高点的平距;同时,在视线BD的投影线之间选择一点C,C点最好选在悬高的起算面上(如水面水涯线点、建筑物±O点),设置棱镜,量取棱镜和测站点A至立标点C之间水平距离,照准棱镜F测竖直角,可求得仪器点曰和棱镜点F之间的高差,由此可计算出悬高点口的悬高h和悬高点D的高程。然后保持仪器对中点A不变,将仪器高度由B点沿铅垂线升高至E点升高的距离为L,接着再次照准D点第二次测得悬高点的竖直角为a2。显然,A、B、C、D、E和F在同一竖直平面内,则悬高为:

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关键词：连通管；桥梁；健康监测；弯曲布置；桥梁挠度

中图分类号：TU973文献标识码：A

压力场桥梁挠度监测系统监测桥梁结构的变形，连通管必然要嵌于桥梁结构上；根据系统结构的布置特点，布置在桥梁结构上的连通管与远离基岸的基准水箱相连，而基准水桶与布置在桥头的连通管存在数米的高差；当外面环境对两者的直线连接存在干扰或者克服连通管与基准水箱高差时，连通管就不可避免的存在连续的弯曲布置。当水流流经弯头时，由于离心惯性力的作用，外壁压力升高，内壁压力降低;外壁处的流速相应地较小，内壁处的流速则较大。这样，靠近外壁产生扩散效应，内壁则产生收敛效应。又由于离心惯性力的作用，水流在弯管中力图向外壁方向流动，因此加强了水流对内壁的脱离，在内壁附近形成涡流区，并作三维扩散，致使有效断面减小。此外，由于离心惯性力和边界层的作用，弯管中还会产生二次流，与主流相叠加形成螺旋流，并且在很长的距离上极缓慢地消失。弯管的阻力系数不仅与雷诺数有关，而且与弯管的几何参数(如弯角、曲率半径、进出口面积比等)有关。弯管本身段的损失仅是损失的一部分，应计入其后变匀段的能量损失。弯管内压力降低在径向最大，曲率半径小的弯管尤为突出[1]；当压力变送器布置在弯管紊流的影响范围内，势必对压力场桥梁挠度监测系统的测量精度造成影响。因此，开展对压力场桥梁挠度监测系统的弯曲管道紊流影响范围的研究，避免该因素的影响，对提高压力场桥梁挠度监测系统的测量精度是很有意义的。

1 ANSYS-FLOTRAN弯曲管道紊流分析基本原理

根据流体动力学的基本原理[2] ， Boussinesq假设（鲍辛涅斯克假设—流体的密度跟压强和温度有关，在低速流动中，流体压强变化不大，主要是由于温度的变化引起密度变化，因此忽略压强变化引起的密度变化，只考虑温度变化引起的密度变化）为：

（1-1）

上式各物理量均为时均值（为方便起见，此后，除脉动值是时均值外，其他时均值的符号均予以略去）。称为紊流粘性系数，是脉动速度所造成的压力，定义为：

（1-2）

为单位质量的紊动能，

这样，在直角坐标系下雷诺时均方程的具体表达式如下：

（1-3）

上式中、、、为矩阵，其中：

（1-4）

式中，是流体的密度；是包括紊动能和离心力的折算压力，即：，为转动任一点角速度，为任一点相对于转动轴线的半径；为等效粘性系数，等于分子粘性系数和Boussinesq涡粘性系数之和，即。

计算紊流流动的关键就在于如何确定，最常用的是双方程模型。

方程：

（1-5）

方程：

（1-6）

式中，，，上述两方程中系数，，，，的取值为=1.44，=1.92，=0.09，=1.0，=1.3。

2弯曲连通管紊流压力场模型试验

2.1弯曲连通管

桥梁结构受到外界激励的形式一般可以分为两类，冲击激励和连续激励。冲击激励可以分解为正阶跃和负阶跃过程，比如桥梁路面不平有障碍物，当有重车经过时会对梁体产生冲击，造成梁体突然产生一个阶跃下沉量，车经过后梁体又恢复变形。连续激励如风载、车辆正常行驶等对梁体的激励。由于压力场桥梁挠度监测系统的连通管嵌于桥梁内部，势必也会随着桥梁振动，连通管内流体也会发生流动，由于压力场桥梁挠度监测系统中存在连通管弯曲布置，流体流经弯曲管道产生的紊流会在流体前进方向上的很长的距离上极缓慢地消失。当监测系统中压力变送器布置在此范围内，必然会对该系统的测量精度产生影响[3,4]。

试验设计一悬臂管道结构，并布置连续弯曲管道，以初位移激励悬臂管道振动，以此引起管道内液体流动，模拟压力连通管桥梁挠度监测系统的弯曲管道内的流体流动，并测量距离下端弯头0.5m，上端弯头0.5m，1.0m，1.5m处的压力变化，试验结果为弯曲连通管紊流压力场的有限元模型计算提供实测的进口压力，并通过对比各测点的实测值与计算值，进而分析误差产生来源。

2.2试验验证

布置如图2-1试验装置；试验系统由基准水桶、连通管、引压管组成。连通管采用直径为0.05m的硬质塑料管，而在系统的一端连接是的硬质塑料桶，为保证液位在试验过程中不发生变化，硬质塑料桶的内径为0.35m，两者截面面积的比值为49，可认为基准桶液位在试验过程中不变化。试验弯管分为上端直线段、两弯曲段、过渡段和下端直线段三部分,下端直线段长度取为；中间过渡段长度取为由于紊流在弯曲段末端仍有较大的横比降,在上端直线段持续较长的距离才能完全消失,为保证出口是充分发展的紊流,取上端直线段。为了模拟桥梁的振动状态，试验系统采用了悬臂的硬质塑料管，并在初值位移的激励下产生间谐运动。

图2-1 试验系统示意及布置图

Fig.2-1 The system layout schematic

试验方法：以初位移（3cm）激励悬臂梁悬臂端振动，采用罗斯蒙特3051CD型差压变送器作为试验的测量仪器，设置量程为0-0.12KPa，精度为0.284%，误差为0.341Pa。压力变送器分别测量1#（距离下端弯头0.5m）、2#（距离上端弯头0.5m）、3#（距离上端弯头1.0m）、4#（距离上端弯头1.5m）测点；为保证每个工况之间不产生相互影响，故在每个工况完成10min后再进行下一工况。

试验结果如图2-2~2-5：

图2-2 1#测点压力时程曲线图2-3 2#测点压力时程曲线

Fig 2-2 The pressure variation of 1# measuring point Fig 2-3 The pressure variation of 2# measuring point

图2-4 3#测点压力时程曲线 图2-5 4#测点压力时程曲线

Fig 2-4 The pressure variation of 3# measuring pointFig 2-5 The pressure variation of 4# measuring point

距离上端弯头分别为0.5m（2#）、1.0m(3#)、1.5m(4#)压力测点的压力变化最大值分别为1.675Pa、0.575Pa、-0.06Pa，如下图2-6所示。

表2-1 实测最大压力变化

Table 2-1 The measured maximum pressure change

图2-6 各测点压力变化最大值

Figure 2-6 The maximum pressure change

由上图可以看出，2#测点到4#测点由于流体流经弯曲圆管的压力变化最大值衰减明显，4#测点压力变化最大值为-0.06Pa，可认为4#测点不受由于弯曲圆管引起的紊流对压力测量的影响。

3计算模型验证

模型的基本参数：连续900 弯管圆形截面的直径为0.05cm,上端弯曲段内侧壁面的曲率半径为,外侧壁面的曲率半径为,则弯管的半径比为,其中是曲率的平均半径。计算区域内弯管分为上端直线段、两弯曲段、过渡段和下端直线段三部分,下端直线段长度取为；中间过渡段长度取为，为保证出口是充分发展的紊流,取上端直线段。对上述计算区域进行网格划分,弯曲段划分细密一些,直线段划分稀疏一些;划分计算网格约1126个,计算节点约1247个，有限元模型见图3-1。

图3-1 网格划分

Fig3-1 Meshing

选用FLUID141单元作二维分析。分析时假定进口压力均匀，模型采用1#压力测点的实测压力值为模型的进口压力，为。在所有壁面上施加无滑移边界条件（即所有速度分量都为零）；假定流体不可压缩，并且其性质为恒值。此情况下，压力就可只考虑相对值，故在出口处施加的压力边界条件是相对压力为零。

流体的介质为水，密度为，运动粘度；迭代次数为300次。

图3-2 弯曲管道压力分布图

Fig3-2 Pressure distribution of the curved pipe

由上图分析结果可得，流体流经弯曲圆管后1.382m处的压力变化为0.354Pa，可认为该点处由于流体流经弯曲圆管引起的压力不发生改变。

4 结论

本文主要探讨了由于流体流经弯曲管道产生的压力分布不均对液压连通管测量精度的影响：

（1）阐述了有限元分析软件ANSYS-FLOTRAN紊流分析的基本原理。

（2）建立了流体流经连续弯曲圆管引起的压力分布不均的试验模型，分别测量距离下端弯头0.5m、上端弯头0.5m、1.0m、1.5m的压力变化，结果分别为1.675Pa、0.575Pa、-0.06Pa。

（3）以距离下端弯头0.5m的实测压力变化最大值10.675Pa为有限元模型的进口压力，建立了ANSYS-FLOTRAN有限元模型，对实测值与计算值进行了对比，并通过对有限元模型进行分析，得出压力变化的影响范围为距上端弯头1.382m，因此，在系统压力变送器的实际布置中，应避免该因素对压力场桥梁挠度监测系统精度的影响。

参考文献：

[1] 郭曹虹.弯管阻力损失的理论及实验研究[D].上海：华东理工大学,2012.

[2] 李心铭,流体动力学[M].北京：高等教育出版社.1996.

[3] 张晓东,泄洪洞高速水流三维数值模拟[D].北京：中国水利水电科学研究院水力学所,2004.

篇6

关键词：准确度测量不确定度最大允许误差

作为计量技术机构，日常在对测量仪器的检定、校准过程中，我们常常遇到“准确度”与“不确定度”的表述和应用，以及对测量结果的不确定度进行评定的要求。因此，作为一名计量检定员在从事测量仪器的检定、校准过程中，正确理解“准确度”与“不确定度”的区别和两者之间的相互关系，是保证测量仪器检定、校准结果准确可靠的基本要求，否则就会直接影响到检定、校准结果的可靠程度和量值溯源的准确可靠。本文结合学习测量不确定度和准确度有关知识和日常检定、校准工作的实践，谈谈个人对“准确度”与“测量不确定度”的区别和应用的一点体会。

一、“准确度”的概念和应用

首先，准确度有测量准确度与测量仪器的准确度。“测量准确度”其概念是：测量结果与被测量真值之间的一致程度。而“测量仪器的准确度”则是测量仪器给出接近于真值的响应能力。

可以看出,准确度主要是以真值为中心,即接近真值的“一致程度”或“响应能力”。由于测量结果的真值是不知道的,是一个理想概念,所以不能定量的确定准确度的值。 因此，准确度是一个定性的概念,可以用准确度高、低来定性地表示。

测量仪器的准确度是构成测量准确度的组成部分, 测量结果准确可靠的程度不仅与测量仪器准确度有关, 也取决于测量环境、人员、方法等因素。测量仪器检定、校准的目的是保证其测量结果准确可靠, 必须依据其测量准确度判定。需要注意的是, 测量准确度是针对测量结果来讲的,而测量仪器的准确度是针对测量仪器性能来讲的。一些测量仪器说明书的技术指标中规定的准确度,实际上往往是该仪器的最大允许误差或测量不确定度，因此通常在实际应用中，常常又以“测量不确定度”、“准确度等级”或“最大允许误差”等来定量表达。

其中“准确度等级”的概念是：“符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别”。它也是测量仪器最具概括性的特征，综合反映着测量仪器基本误差和附加误差的极限值以及其他影响测量准确度的特性值(如稳定度)。准确度等级通常按约定注以数字或符号，并称为等级指标。

“最大允许误差”的概念是：“对给定测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值”。有时也称为“测量仪器的允许误差限”通常是用：最大允许误差±0.5或±1%来表达。测量仪器的准确度“级”, 就是根据其最大允许误差来划分的。即在计量检定、校准中最大示值误差不得超过测量仪器技术规范、规程中等所给定测量仪器所允许的误差极限值, 即最大允许误差, 否则该测量仪表就不合格。例如：标称值为1MW的电阻，注明允许误差限为±1%，则该电阻的允许误差上限为10k W ，下限为-10k W。 “等”则是根据测量不确定度来确定的，表明实际测量结果值的扩展不确定度的档次。如：一等标准水银温度计，二等量块等。

通过上述“准确度”的概念的认识，我们在对测量仪器的检定、校准活动中, 不能说“某测量仪器准确度为:±0.1%” 只能说“该测量仪器准确度等级为0.1级或准确度高、低”等

二、“测量不确定度” 的概念和应用

“测量不确定度” 按照“测量不确定度评定与表示”(JJF1059-1999)其定义是：“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。根据其定义我们可以理解为：所谓测量不确定度是对表征被“被测量之值”所处量值范围的一种评定。这里的“被测量之值”可以理解为相对于“真值”分散程度的一种评定。结合JJF1001-1998中对“测量结果”的定义为:“由测量所得到的赋予被测量的值”，将两者进行比较可以发现这里的“被测量之值”似乎应该可以理解为“测量结果”，但它与我们通过测量所得到的“测量结果”还是有差别的。

在日常检定校准中，我们在对测量仪器进行测量时，最后给出通常是一个测量结果，它是被测量的最佳估计值(可能是单次测量的结果，也可能是重复性条件下多次测量的平均值)。而这里“被测量之值”应理解为许多个测量结果，其中不仅包括通过测量得到的测量结果，还应包括测量中没有得到但又是可能出现的测量结果。例如，游标卡尺对某一试样的尺寸重复测量10次，则该10个读数的平均值就是测量结果，还可以由它们得到测量结果的分散性。但“被测量之值”的分散性就不同了，它除了包括测量结果的分散性外，还应包括在受控范围内改变测量条件(例如温度)所可能得到的测量结果，当试样的示值误差在最大允许误差范围内变化时所可能得到的测量结果，以及所有系统效应对测量结果的影响。由于后者不可能在“测量结果的分散性”中出现，因此“被测量之值的分散性”应比“测量结果的分散性”大，也包含更多的内容。

根据定义，测量不确定度表示被测量之值的分散性，因此不确定度表示一个区间，即被测量之值可能的分布区间。这是测量不确定度和测量误差的最根本的区别，测量误差是一个测量结果与“真值”的差值，而测量不确定度是一个区间。在数轴上，误差表示为一个“点”，而测量不确定度则表示为一个“区间”。

测量不确定度是指测量结果变化的范围, 即用于表示测量结果中,合理赋予的、被测量值的一个分散性量值范围，是对测量结果的不可信程度或对测量结果有效性的怀疑程度。测量结果的可用程度或其使用价值在很大程度上取决于其不确定度的大、小。测量不确定度是与给定条件下所得的测量结果密切相关的, 因此,应指明该测量条件,也可以泛指常用测量条件下,所得的测量结果的不确定度。即不确定度是对测量结果而言的,测量仪器本身没有不确定度,仪器的测量不确定度是该仪器复现量值的测量不确定度。测量仪器准确度等级或最大允许误差不是测量不确定度,但可以作为测量不确定度评定的分量之一。（注：测量不确定度的评定过程，本文略）

综上所述，准确度是一个定性的概念, 只能对测量结果的准确程度表达为“高”或“低”,若需要用值来定量表示时，还应该掌握测量不确定度的评定方法和表述。例如, 甲测量仪器测量准确度低, 扩展不确定度为U=0.6，k=2；乙测量仪器测量准确度高, 其扩展不确定度为U=0.2，k=2。 因此，“准确度与测量确定度”两个截然不同概念,不能相互混淆、以免造成检定、校准工作的失误。

参考文献：

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关键词：坡度测试仪；水利工程；加速度传感器；坡角；工程测量

中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号：

随着水利事业的快速发展，在对水利工程进行施工的过程中, 常常需要对水利工程的堤、坝及斜坡等方面的坡角或者是坡度进行相应的测量。在对这些方面进行测量时，施工测量工作人员经常需自己携带比较重的测量仪器，选址、定点及寻找参照物等以便实现对其的测量，这种测量方式不仅费时费力, 而且测量出来的结果精确度不高。随着科学技术的发展，通过加速度传感器研究发明了新型的坡度测试仪，这一仪器的应用更好的实现了对水利工程的坡角以及坡度进行比较快速、准确、自动的测量。坡度测试仪本身具有一定的特点，如，成本低、实用性强、体积小、结构简单、耗电低及测量精度高等。

一、 坡度测试仪的主要参数以及组成

坡度测试仪的只要组成部分是蜂鸣器、电源、单片机及加速度传感器等。坡度测试仪的内部均采用高集成度的低功率耗电路器件，它们具有较小的功耗及体积, 且测量的精准度不被供电电压所影响；加速度传感器是一种测量施工工程倾斜角的测量器具,主要用来测量或者是检验那些同水平位置相对的倾斜角；整个坡度测试仪的核心为单片机,坡度测试仪通过它来实现对施工信号的采集、处理以及存储, 之后将所处理的相关数据传送到上位机；蜂鸣器坡度测试仪发生故障时的一个报警装置, 它是一种较为一体化结构的高科技的电子讯响器, 通过直流电压供电, 当坡度测试仪使用方法不恰当、出现故障或者是遭受一定损坏时它就会自动报警。坡度测试仪的构成模型见下图：

坡度测试仪的构成模型图

一般情况下，坡度测试仪的主要参数为，坡度测试仪的尺寸为，16厘米×4.5厘米×5.5厘米；坡度测试仪的质量为，0. 25kg；坡度测试仪的测量范围为，±90O；坡度测试仪的电源电压(一般是指直流)为，9V；坡度测试仪测量的精确度为，±0.01O；坡度测试仪的工作温度为, -40—70OC；坡度测试仪的抗冲载荷为, 1000g。

二、坡度测试仪的结构设计以及原理

（一）坡度测试仪的结构设计

坡度测试仪通过傻瓜式及袖珍型的设计,这种测量仪器本身具有一定的特点，如，实用方便、小巧便携及操作简单等。坡度测试仪表面有一个液晶显示屏及一个开关按钮，除此之外没有任何其他的操作按钮。为了便于测量操作及携带, 坡度测试仪的外形设计成长方体形状, 这样就可以将其放置在工作人员的口袋中，便于测量工作人员随身携带。同时，对坡度测试仪采用富含耐磨性的塑料外壳对坡度测试仪的结构进行密封, 这样对坡度测试仪本身就具有较强的防水性能。

（二）加速度传感器

美国ADI公司生产的ADXL202型号的加速度传感器是一种功能完善、低功耗、低成本的双轴加速度传感器,它可将加速度同占空比成一定比例的数字信号成功的输出,且这种信号可以通过用单片机的计数器来实现对施工工程的测量, 不需要通过A/D转换电路或者是采用其他特殊的电路。这种加速度传感器可以测量的范围为，±2g；它不仅可以对动态加速度进行测量,还可以对静态加速度进行测量。

ADXL202型号的加速度传感器本身拥有这几方面的特点，具有脉宽占空比输出；可承受1000g的剧烈冲击集双轴加速度传感器于一体；直流工作电压为3—5. 25V；60Hz带宽时的分辨率为5mg。

（三）对单片机的设计

单片机的程序设计是通过MSP430编程并进行调试。进过对单片机实施峰值检测使就可确定施工工程的倾角。且峰值检测是通过对门限的判断来实现的。基于这种现象，判断门限是至关重要的，门限偏低会导致误判现象，门限偏高会导致漏判现象。单片机可以实现信号采集、处理及存储的过程。数据的采集、处理及发送均通过中断来完成，且用定时器来控制发送的数据, 为下一个数据采集做准备。

三、测量操作

基于坡度测试仪采用傻瓜式的设计方式，所以在对施工工程进行测量过程中，就不需要实施任何技术操作，只需将坡度测试仪的开关按钮打开, 将坡度测试仪顺着坡面位置安放，使坡度测试仪同坡面保持平行，便可以准确、实时地测量出施工工程的坡角，之后通过查阅坡角同坡度之间的对应表，便会得出相应的坡度。

四、结束语

通过加速度传感器研究发明的坡度测试仪具有，准确、测量快速、实时显示及单键操作的特点；傻瓜式及袖珍型的设计让坡度测试仪小巧便携、经济实用、省时省力及操作简单；进行测量完毕之后, 1分钟之内若没有进行操作,坡度测试仪就会自动关机；且这种仪器的测量精准度较高, 测量的结果可以精确的读数出小数点后面的两位数字；且通过塑料外壳对其结构进行密封, 具有较好的防水性能,有较强的抗外界干扰性能。坡度测试仪运用在水利工程的测量过程中, 不仅可以克服人工测量中出现的不足, 并且可以有效地减轻测量工作人员在测量时的劳动强度, 提高他们工作的效率。

参考文献：

[1]申黎明,郭鑫,董体英,许路林,文艳芳,岳满合.坡度测试仪在水利工程测量中的应用[J]. 人民黄河,2008,30(12):24--25.

[2]王甫财.浅谈水利工程测量管理中存在的问题及对策分析[J].中国科技博览,2012,09(29):134--134.

[3]杨玉花.以邳苍分洪道治理工程为例难水利工程测量的探讨[J].中国科技博览,2012,31(25):402--402.

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[关键词] 多元化测度 H指数法 熵测度法

要全面而科学地描述企业的多元化程度应该从三个维度进行衡量：一是企业所跨行业的的多少；二是企业业务在各个行业中分布的均匀度；三是企业各个业务之间的关联度。

在学界，试图衡量企业多元化程度与类型的方法大致有两类:类型或战略度量;基于美国监证会公布的标准行业分类码(Standard Industrial Classification, SIC)的连续度量法。战略测度法虽然提供了对多元化更加丰富、更加复杂的描述，但由于考虑因素较多,而且对企业做具体分类时，既需要利用定量数据，又要作定性分析，这使得其可靠性被质疑，而连续度量法来源于工业经济类的文献，是基于SIC代码来度量企业多元化的一种较为客观的方法。在现在的研究中，多元化程度一般常用赫芬达尔指数(Herfindahl Index)和熵值(Entropy)来衡量，研究者基于SIC代码来确定公司的不同产品、业务在公司销售额中的比重。

McVey(1972)提出用赫芬德尔指数(H指数)来衡量企业多元化程度，H指数是一种反映行业集中度的指数，可以用来反映一个单一SIC分类层面上的不同业务单位的相对重要性。其中，Pi表示i多元化企业的第 个业务单位在所处行业所占份额，多元化程度越高，H指数就越小。

H指数测度法能够反映企业多元化行业数和均匀度，但是它不能满足对多元化关联度量化的要求，熵测度法的出现改进了这个不足。熵测度法运用通过概率论推导出的多样性指数 和基于SIC代码来测度企业多元化的程度。其中香农(Shannon)指数又叫熵指数，它来源于热力学中的概念，是系统状态不确定性的一种度量。

现有的基于熵指数的多元化熵测度模型对企业多元化的量化包括对企业总体多元化度DT(total diversification)、非相关多元化度DU(unrelated diversification)和相关多元化度DR(related diversification)的量化。在判别企业多元化类型时，多元化熵测度法使用了标准产业分类码（SIC）。

先假设某企业的经营跨M个行业，其销售额在各行业分布的比例为Pi，Pi＞0，，且 。设企业经营跨N个业务(N≥M)，其销售额在各业务比例qj,qj＞0,,且,第i个行业内的第j个业务占企业业务总量的比例为pji，Ni表示第i个行业中业务的数量。

尹义省模型

在该模型中尹义省定义总体多元化度DT、非相关多元化度DU和相关多元化度DR的关系为。

;

;DU≠0

在相关多元化的定义上，尹义省认为相关多元化是总体多元化和非相关多元化的商，然而事实上这种人为的为三者之间设计数学关系的定义方法没有从相关多元化的本质上把握问题。

Jacquemin-Berry模型

该模型定义相关多元化是企业各个行业熵的加权和。

;；

Jacquemin-Berry模型的改进之处是包含了业务层次的信息，模型试图从本质上说明相关多元化，而考虑了所有可获得的变量，具有最小的信息丢失，但它仍是从单一层次上去解释多元化程度。

Raghunathan模型

该模型定义企业的总体多元化度为“业务分布尺度”与“业务数量”的乘积，相关多元化度和非相关多元化度也采用了相同的思想。其中，Raghunathan使用“相对熵”的概念来定义企业的“业务分布尺度”，“相对熵”被定义为企业的熵值与企业可能的最大熵值的比值。

；

其中， ，代表每个行业平均业务数。

Raghunathan模型是迄今为止多元化研究领域提出的第一个包含行业和业务两个层次的测度方法，从理论上而言其测度效果应该是明显好于其他模型的。

从前面的理论分析中，我们可以看出，由于H指数只是反映一个单一SIC分类层面上的行业集中度，H指数法只能反映企业总体的多元化程度，而熵指数测度法通过多样性指数和SIC代码构建的熵测度模型，不止能够反映企业的总体多元化程度，还能很好地反映企业的相关多元化和不相关多元化程度，这是H指数法所不能体现的。在现有的各个熵指数测度模型中，Raghunathan模型在理论上就有优势，而且实际数据处理结果也不错。

在我国现有的有关多元化测度的文章中，多数人采用H指数法或直接用多样化指数来测度企业多元化程度，这都是从总体多元化上量化，很少有分类测度非相关和相关多元化程度的，主要是因为我国上市公司年报批露的欠缺，而且采用熵测度模型工作量也比较大。但是，熵测度法由于其有效性，在多元化测度研究中倍受推崇，随着研究的深入，重点是要发展更精确的模型和提高模型的实用性。

参考文献:

[1]Rumelt, Strategy, structure and economic performance [M], Harvard Business Press, Cambridge, MA, 1974

[2]McVey, J.S.The industrial diversification of multi-establishment manufacturing firms: a developmental study [J].Canadian Statistical Review, 1972. 47, 112～117

[3]Jacquemin, A.P. & Berry, C.H., Entropy measure of diversification and corporate growth [J].Journal of Industrial Economics, 1979, 27, 359～369

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目前国内的燃煤发电厂一般采用湿式石灰石-石膏法脱硫，吸收塔浆液的密度对脱硫系统的正常运行和脱硫效率有重要的影响，必须对浆液密度进行准确的测量。脱硫过程中石灰石浆液与烟气接触后的浆液中含有：有硫酸根、亚硫酸根、氯离子、氟离子，另外含有石膏结晶，对测量浆液密度的仪表产生腐蚀。 

1 概述 

我厂2台300MW的循环流化床燃煤机组的脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，其吸收塔有3台循环泵、搅拌系统采用脉冲悬浮搅拌方式，配置两台氧化风机。吸收塔浆液密度的测量使用科氏力密度计。在脉冲泵的出口母管旁引出1根支管，支管最后回到吸收塔。支管的水平段有4米长，科氏力密度计水平安装这条支管上。在机组投产1年内，科氏力密度计的测量准确度较高，慢慢地出现测量不准，经检查发现测量部件出现磨损。 

2 测量浆液密度的方法分析 

目前对于吸收塔石膏浆液密度的测量基本上有三种方法：一是放射性密度计，安装方便，维护量小，但是，放射性密度计的缺点是测量信号与浓度不呈线性、管道内壁结垢及磨损将引起测量误差，另外，对放射性仪表的管理要求严格，要定期测试周围的辐射性、有问题要请专人来处理。二是采用科氏力密度计，测量精度高，由于该种形式的密度计对流量要求高，但实际现场由于流速高，磨损非常大；同时由于使用过程中逐步磨损，测量的零点会出现飘移，经常出现测量不准和备品备件频繁损坏的现象，需要不断的进行校验和更换新的备品、维护成本极高。三是采用差压法密度测量，优点是安装调试容易，耐磨耐腐蚀，成本较低。存在以下问题： 

（1）代表性差，所测密度只是吸收塔内有限范围内； 

（2）测量误差大。搅拌器或脉冲泵和氧化风量等的干扰，引起两个压力测量值波动大，导致测量误差大，采用滤波的方法来消除压力变送器的输出值的波动，测量出的密度值的准确度还是偏低。 

3 静压式密度测量装置的设计 

为了减少石膏浆液对测量装置的磨损，考虑利用吸收塔浆液自重产生的压力将浆液引到塔外的测量筒里，然后用毛细管压力变送器测出测量筒里的浆液产生的压力。根据公式ρ=P/gh，只要把h固定，通过测量浆液产生的静压力P，就可以算出浆液的密度。经过分析，认为采用静压式密度测量装置来测量会有较好的效果。 

设计的方案是： 

（1）将吸收塔内的浆液引到一个测量筒，再用压力变送器在测量筒的底部测量整个测量筒里浆液产生的静压力。 

（2）增加一套自动冲水装置，因为浆液在测量筒里容易引起堵塞。 

（3）使用气液分离器来消除浆液里的气泡。由于脱硫吸收塔内的浆液在循环泵、脉冲泵或搅拌器、氧化风机、吸收塔上部雾化区落下的浆液的影响，使得浆液有气泡、波动大。在使用静压式测量要考虑消除浆液的气泡和波动。用气液分离器可以减少进入测量筒中浆液的气泡，用缓冲管可以减轻脉冲泵或搅拌器对浆液产生的波动，提高毛细管压力变送器测量的准确性。 

根据设计方案做出的静压式密度测量装置如图1所示。 

该装置包括手动隔离门、入口电动门、冲洗电动门、测量筒、毛细管压力变送器、气液分离器、浆液入口流量手动调整门、浆液出口流量手动调整门。 

实际的施工方案：在脱硫吸收塔1米高的塔壁上开孔，安装斜向连接管，按图1所示，斜向连接管上连接设置吸收塔入口隔离门，连接斜向连接管的水平管段上安装浆液入口电动门，入口电动门后安装入口流量手动调整门，入口电动门和入口流量手动调整门之间的管道上垂直方向连接的管道上冲洗电动门，入口流量手动调整门后的管道连接小气液分离器，小气液分离器上、下连接缓冲管，上面的缓冲管接入测量筒上部的大气液分离器，下面的缓冲管连接在一个三通接头上，三通接头的一端连接测量筒，另一端连接浆液出口流量手动调整门；测量筒上的气液分离器的开孔，安装排气管，排气管另一端通到集水坑；大气液分离器的侧面通溢流管，溢流管的另一端与出口流量手动调整门出口的管道的三通接头连起来，三通接头的另一端通到集水坑；测量筒的下端安装毛细管压力变送器。 

从吸收塔内排出的浆液可自流至集水坑，当集水坑内浆液液位达到一定高度时，再通过电泵输送转移回吸收塔，避免了浆液外排造成的污染。 

在脉冲泵或搅拌器工作时，浆液会产生气泡，还有利用工艺水冲洗密度测量装置时也会产生气泡，气泡对压力测量的准确性有影响。气液分离器的作用是减少进入测量筒中浆液的气泡。先用小气液分离器将进入测量筒的浆液的气泡分离出来，气泡进入大气液分离器，最后通过排气管排走。 

4 定期冲洗程序的设计 

由于浆液在测量装置里会引起堵塞，所以要定期冲洗。通过在DCS系统上设置的自动冲洗程序，每1个小时冲洗一次，每次1分钟。冲洗过程，先关闭入口电动门，同时保持现在浆液密度的测量值，打开冲洗电动门，1分钟后关闭冲洗电动门，然后打开入口电动门，延时1分钟后恢复浆液密度的测量值为实时值。 

5 修正值的确定 

使用密度测量装置时，利用浆液入口流量手动调整门和浆液出口流量手动调整门的开度，使浆液充满整个测量筒，然后从溢流管流出。由于是凭经验来调整，浆液在大气液分离器里的液面会有微小的偏差，那么所测量的液柱的高度就会有偏差，所以要进行修正。修正值的确定方法如下：在机组正常运行时，要求化学化验人员每个小时从浆液出口流量手动调整门的排出口取样一次，共取样24次，将每次化验出来的结果ρ1分别与DCS上对应时间的结果ρ2对比，利用公式Δ=ρ1—ρ2，分别算出24个Δ，将24个Δ加起来和除以24，得出的Δ'就是修正值，实测值加上修正值Δ'，就是吸收塔浆液的实时密度值。 

6 测量装置材料的选用 

在以上的设计里，已有针对性的解决了管路的堵塞，要从材料上加强防腐功能。密度测量装置所有管路、测量筒等使用碳钢，并经过防腐处理，以减少吸收塔浆液的腐蚀。如果所有材料使用不锈钢，那就最好，只是制造成本会提高。 

篇10

用影子测量旗杆的高度的原理：光线的反射，根据光线的反射，构造一对相似三角形。当旗杆顶部、标杆的顶端与眼睛恰好在一条直线上时，因为人所在直线与标杆、旗杆都平行，可以做出一对相似三角形，根据脚与旗杆底部、脚与标杆底部的距离以及标杆的长度，即可求出旗杆的高度。

旗杆：

旗杆是一种用于各种矿厂、企事业单位、生活小区、车站、海关码头、学校、体育场馆、高级酒店、城市广场等等做为一种标识而树立，旗杆为分专业旗杆 注水旗杆、刀旗旗杆、不锈钢电动旗杆、不锈钢锥形旗杆、变径旗杆、室内旗杆、广场旗杆、房顶旗杆等。

（来源：文章屋网 ）