某型专用测试设备用于油泵的性能试验，综合测试产品试验过程中的压力、温度、流量、电功率及时间参数的动态数据。其中，温度、压力、流量参数通过传感器或变送器将产品工况转换成标准模拟信号，经信号调理和采集送至工控机，再按预设系数计算后显示在测量系统数据显示界面上；电参数测量仪利用自带数字通信功能将测得的电功率直接送工控机接收显示；时间参数的测量由测量系统搭配相应的可编程控制器(PLC)定时模块完成。整体原理框图如图1所示。

图1  某型油泵原理框图

二、校准方法

通过原理分析，虽然时间测量功能主要由定时模块实现，但对它进行单独校准并不能保证整个测量系统的技术性能，因此需进行系统校准，即用满足技术要求的校准设备对建压时间进行同步测量，与试验台测量结果直接比对来实现校准。按试验台技术协议，建压时间t测量范围为0～5s,最大允许误差为±0.05s，考虑到校准测试不确定度比4∶1的要求，校准设备测量不确定度需≤0.012s。综合评估后，选用数字式电秒表作为校准设备，其分辨力最高可达0.0001s，最大允许误差为±(5×10-5Rd+1个字)，且有多种测量模式可选。

建压时间是一段持续时间，按下通电键开始，压力升至P1结束；数字电秒表有多种测量模式，其中选择“测量一个正电压持续时间”模式的改造难度最低。此种模式下，“III”-“⊥”端接通正电压开始计时，断开正电压停止计时；只要实现按下“产品上电”键与电秒表接通正电压同步，压力值升至P1与电秒表断开正电压同步，就能实现建压时间试验测量和校准测量的同步而完成校准。正电压可以利用试验台现场的激励电源提供，正电压的接通、断开可以利用PLC通断模块实现；通断模块的通/断控制指令则由系统开发人员设置与定时模块的控制指令同步发出。

选用成都钟表厂生产的415型数字电秒表，最大允许误差为±(5×10-5Rd+时基)，时基选择0.001s，模式置“连续”；以及相应的1214C型PLC通断模块，测量分辨力为0.001s，通断模块初始状态设为断开，串入激励电源正电压通路，校准方法示意图如图2所示。

图2  建压时间校准方法示意图

Δt=t1-t2    (1)

4.校准试验

按二、3实施校准，校准数据如表1所示。建压时间示值误差绝对值<0.05s，校准结果符合设备技术要求。校准结果的测量不确定度来源及分量计算如表2所示。

表2  建压时间校准结果测量不确定度分析

三、校准中的问题及建议

2.周期校准时可与试验人员提前沟通，与产品试验一起进行，避免因计量工作造成设备停工而影响科研生产。

4.计量人员在类似专用测试时间参数的校准过程中肯定会遇到不同的问题，需要具体问题具体分析，在实践中摸索方法并试验验证，最后把校准方法固化到企业自编的专用测试设备校准规范中，以指导后续校准工作的开展。

四、总结

2.对校准过程中可能存在的问题进行了说明，就校准前后应注意的事项进行了提醒。

4.计量人员深入科研生产一线，了解实际需求，解决种种量值溯源问题，是证明计量价值的最好办法，也是不断学习和探索的源源动力。

作者：王建立  航空工业南京机电液压工程研究中心、王智  南京飞利宁公司