矿用风速传感器示值误差校准方法及不确定度评定

2024-12-03邵诗衢万金笔

品牌与标准化 2024年6期

【摘要】本文提出了矿用风速传感器示值误差的校准方法，并对校准方法的测量结果不确定度进行评定，为保证煤矿环境安全监测的风速量值准确可靠提供依据。

【关键词】矿用风速传感器；示值误差；校准方法；不确定度

【DOI编码】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

在煤矿开采过程中，风速的大小直接影响矿工的生命安全，因而需要对煤矿开采场所的环境风速进行监测。矿井环境安全监测系统一般采用矿用风速传感器作为风速监测仪表，将风速流量转换为电信号并传输至监测系统，以实现对矿井环境风速的测量，为矿井环境安全提供监测风速量值。因此，矿用风速传感器的测量准确性对保证环境安全监测至关重要。为了保持再用矿用风速传感器的测量准确性，应定期对其进行校准。采用科学的校准方法是进行矿用风速传感器校准的必要条件。本文提出的矿用风速传感器示值误差的校准方法，为矿用风速传感器的量值溯源及确保其测量结果的准确可靠提供了技术方案。

1矿用风速传感器的测量原理及示值误差

1.1测量原理

矿用风速传感器是利用卡曼涡街原理或压差式原理进行风速测量的仪表，常用于矿井巷道中风速的测量。矿用风速传感器通常由电源电路、微差元件、遥控电路、A/D转换电路、智能信号处理、显示电路、信号输出电路等构成。矿用风速传感器通过差压元件取得压力信号后，经智能信号处理后，由数码管直接显示风速值，同时通过信号线输出相对应的信号。矿用风速传感器测量原理如图1所示。

1.2示值误差

采用卡曼涡街原理的矿用风速传感器示值误差：当测量范围为0.4～15 m/s时，最大允许误差为±0.3 m/s；当测量范围为0.5～20 m/s时，最大允许误差为±0.4 m/s。

采用压差原理的矿用风速传感器示值误差：当测量范围为0.4～15 m/s时，最大允许误差为±0.2 m/s；当测量范围为0.5～ 20 m/s时，最大允许误差为±0.3 m/s。

2校准条件

2.1环境条件

环境温度为（20±5）℃，相对湿度为45%～75%，大气压力为86～106 kPa。标准风洞工作的环境温度为（20±5）℃，校准期间环境温度波动不大于±1℃。

2.2校准用设备

标准风洞：风速范围测量下限≤0.2 m/s，风速范围测量上限≥25 m/s；工作段气流均匀性≤1.5%，工作段气流稳定性≤0.5%；工作段直径≥300 mm。皮托管：系数为0.998～1.004，偏差≤0.5%。微差压计：测量范围为0～625 Pa，准确度等级为0.1级及以上。大气压计：最大允许误差为±40 Pa。温度计：测量范围为0～50℃，分度值≤0.2℃。

3校准方法

矿用风速传感器开机预热15 min以上，在无风的环境下调整零点；正确连接微差压计与皮托管的接头，调整微差压计的零位；将矿用风速传感器的转换部分固定在标准风洞工作段中部，使其风流通道轴线与风洞轴线平行，平行度≤5°；将皮托管安装在距标准风洞内壁大于1/8工作段直径的风速均匀区，应确保校准期间，环境温度波动不大于±1℃。矿用风速传感器校准安装如图2所示。