GB T 21117-2007 磁致伸缩液位计.pdf

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1、a冒中华人民共和国国家标准GBT 211 1720072007-101 1发布磁致伸缩液位计Magnetostrictive liquid level meter2007-12-01实施宰瞀鳃紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19GBT 2”172007目 次前言”引言“1范围。2规范性引用文件3术语和定义14产品分类5基本参数16技术要求7试验方法8检验规则9标志、使用说明书10包装、贮存、运输附录A(规范性附录)与准确度有关的计算方法“I1122237810前 言GBT 2”172007本标准的附录A为规范性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业过程测量和控制标准化

2、技术委员会第一分技术委员会归口。本标准起草单位：北京航天神舟测控仪器有限公司、上海工业自动化仪表研究所、沈阳仪表科学研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京航天计量测试技术研究所。本标准主要起草人：潘年茂、程言峰、李永清、徐秋玲、李竞武、冯晓升、金丽辉、潘岩、缪寅宵、潘抒平。本标准为首次制定。GBT 211 172007引 言本标准是根据国内外磁致伸缩液位计的当前技术状态和发展方向，在充分考虑国内市场需求的前提下制定的。该液位计具有高精度的特点，不仅属于通用的传感器，也可作为计量器具使用。为此，在编写时，力求使本标准兼顾上述两个应用方向，并尽量保持和JJG 971-2002液位计检定规

3、程一致。磁致伸缩液位计GBT 211 1720071范田本标准规定了磁致伸缩液位计的产品分类、基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装、贮存、运输。本标准适用于磁致伸缩液位计(以下简称液位计)。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 38361爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求(GB 383612000，eqv IEC600790

4、：1998)GB 38362600791：1990)GB 383646007911：1999)爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”(GB 383622000，eqv IEC爆炸性气体环境用电气设备第4部分；本质安全型“i”(GB 383642000，eqv IECGB 4208外壳防护等级(IP代码)(GB 4208-1993，eqv IEC 60529：1989)GB 99691工业产品使用说明书总则GBT 15464仪器仪表包装通用技术条件GBT 15479-1995工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法GBT 1762621998电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰

5、度试验(idt IEC 6100042：1995)GBT 1762631998 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验(idt IEC6100043：1995)GBT 1762641998电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(idt IEC6100044 I 1995)GBT 1762651999 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idt IEC 6100045；1995)GBT 1762661998 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验(idt IEC61000-4-6：1996)GBT 1762681998电磁兼容试验和测量技术 工频

6、磁场抗扰度试验(idt IEC 6100048：1993)GBT 18268-2000测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求(idt IEC 613261；1997，Amd1：1998)GBT 1827112000 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第1部分t总则(idt IEC 61298-I：1995)GBT 1827132000过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第3部分：影响量影响的试验(idt IEC 612983；1998)GBT 1827142000过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第4部分：评定报告的1GBT 21 1172007内容(idt IEC 6

7、1298-41995)JBT 9329-1999仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31磁致伸缩magnetostriction铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格问距的改变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变的现象。32磁致伸缩液位计magneIostrictlve liquid level meter一种用于测量液面或液一液界厨位置的装置，其内部检测元件基于磷致伸缩原理设计制造a4产品分类4142按液位计测量参数类型分a)液位测量，仅测量液面一个位置参数，b)界面测量可同时测量液面和界面多个位置参数。43按液位计输出僵号形式分a)模拟输出型，

8、包括：电流输出型、电压输出型，b)数字通信型Ic)复合输出型。同时具备以上两种功能，如tHART协议。44按液位计安全性能分a)普通型；b)防爆型(主要为：璃爆型、本质安全型，不排除其他类型)。5基本参数、护套等方式，保证51测量范围刚性杆：6 mI柔性杆35 m20 m。液面测量的上盲区：100 mm，下盲区：60 mlTl。界面测量的下盲区：15 mlTl。52输出信号a)模拟输出型：1)电流输出型；4 mA(dc)20 mA(dc)，负载电阻应为；o 0750 0。2)电压输出型；0 V(dc)5 V(dc)、1 V(dc)5 V(dc)或0 V(dc)10 V(dc)，负载电阻应为：1

9、 kfl。b)数字通信型：1)RS485接口，波特率可选：2 400，4 800。9 600。可多机通信和总线连接。2)其他类型的数字总线接口，应符合相应总线的规定要求。c)复合输出型：产品应同时符合模拟输出型和数字通信型的规定要求。2GBT 211 17200753供电电源额定工作电压：24 V(dc)。正常工作电压：9 V(dc)30 V(dc)。54工作环境环境温度可选为：a) 一25+55；b) 40+85lc)50+125。相对湿度：o98。介质温度范围由制造厂自行规定。55额定工作压力测杆额定工作压力应从下列数值中选取：063 MPa16 MPa，25 MPa，40 MPa，63

10、MPa，10 MPa，16 MPa。6技术要求61 与准确度有关的要求611示值误差液位计示值的最大允许误差有两种表示方式：a)示值的最大允许误差为士(nFs+b)。其中：d为液位计的相对误差标称值，可选为001、002、005、01FS为液位计的量程(单位：mm或m)；b为数字通信型液位计的分辨力(单位：ram)，模拟输出型液位计b=0。b)示值的最大允许误差为土N。N为液位计的绝对误差标称值，可选为05 mm、10 1Tin、15 mm、20 mm。液位计在调校后零点和满度的输出值误差应不超过最大允许示值误差绝对值的二分之一。612非线性液位计的非线性误差应不超过最大允许示值误差绝对值的二

11、分之一。613回差液位计的回差应不超过最大允许示值误差绝对值的五分之二。614重复性液位计的重复性应不超过最大允许示值误差绝对值的五分之二。62与影响量有关的要求621稳定性液位计连续运行72 h。试验前后输出值的变化，以及下限值和满量程的变化均应不超过最大允许示值误差绝对值的二分之一。622负盏电阻对于模拟输出型液位计，在保证液位计正常工作电压不变的前提下，当负载电阻在规定范围(见52)内变化时，输出值的变化应不超过最大允许示值误差绝对值的五分之二。623电源变化供电电压在液位计的正常工作电压范围内变化，输出值的变化应不超过最大允许示值误差绝对值的五分之二。624电谭保护液位计应具备防反向保

12、护功能。当液位计电源端反向施加允许的最大供电电压后，再正常连接时，液位计应能正常工作，输出值的变化应不超过最大允许示值误差绝对值的五分之二。3GBT 211仃一2007625弧度性能在54规定的工作环境温度范围内，平均每变化IOC，输出值变化应不超过最大允许示值误差的绝对值。试验后，液位计应符合61的要求。626恒定瓤热液位计在温度40C和相对湿度95的条件下至少保持48 h。试验后，输出值的变化应不超过最大允许示值误差绝对值的二分之一，并符合631的b)、633的要求。在一般试验大气条件下恢复24 h后，应符合61、6。31的a)的要求。627机械振动按照GBT 1827132000中71的

13、规定，选择以下试验条件：a)频率范围：10 Hz500 Hz；b)位移峰幅值：015 mm!c)加速度幅值；196 m矿。液位计经受振动试验后，应符合61、631的a)、633的要求。62，8电磁兼窖性液位计的抗扰度试验的最低要求在表1中给出，评定试验结果的性能判据(通用原则)应符合GBT 18268-2000中85的规定。本标准不对液位计的发射要求做规定如需要。可选用GBT 18268-2000中72规定的A类设备的发射限值。裹1 藏位甘的坑扰度试验要求和性能判据端口 试验项目 基础标准 试验值 性能判据静电款电(ESD) GBT 1762621998 接触放电4 kV,空气放电8 kV 2

14、外壳 射频电磁场辐射 GBT 1762631998 10 v，121 1工频磁场 GBT 176268一1998 400Am 1电快速瞬变脉冲群 GBT 1762641998 2 kV 2电源端 浪涌(冲击) GBT 1762651999 1 kV(线对拽)12 kV(线对地) 2射频场感应的传导骚扰 G丑，T 176266一1998 3 V 1电快速瞬变脉冲群 GBT 1762641998 1 kV 2信号蛸 浪涌(冲击) GBT 1762651999 1 kV(线对地) 2射频场感应的传导骚扰 GBT 1762661998 3 V 163其他耍求631绝慧电阻液位计应带有接地端子或接地导线

15、，该端和壳体的导通电阻应o5 0。液位计的绝缘电阻应符合GBT 15479-1995的规定。试验电压为：i00 V(dc)。具体要求如下：a)在一般大气条件下，电源端和接地端之间的绝缘电阻应10 M0，b)经湿热试验后，电源端和接地端之间的绝缘电阻应5 MQ。632工作压力测杆承受的试验压力为额定工作压力的15倍。持续20 rain，不应有渗漏和损坏现象，并符合61、631的a)、633的要求。633外观液位计的外表面应光洁、平整、色泽均匀，不得有剥落及伤痕等缺陷。标牌应清晰、完整。紧固件不得有松动、损坏现象。刚性杆液位计的测杆不得有弯曲、变形现象。4GBT 211 172007634防爆性能

16、防爆型液位计需经国家指定的防爆检验单位审查和检验，取得防爆合格证书。在液位计明显处应有防爆标志和防爆合格证号。其中：隔爆型液位计应按GB 38361和GB 38362的要求设计和生产；本质安全型液位计应按GB 38361和GB 38364的要求设计和生产。635防护性能液位计应符合GB 4208的要求。防护等级可选择：IP65，IP66或IP67。636抗运输环境性能液位计应符合JBT 9329-1999的要求。在包装好的情况下，产品经低温、碰撞、跌落试验后，应符合61、63i中a)、633的要求。其中，低温试验的温度为：一40CI跌落试验的自由跌落高度为：500mm。7试验方法71试验条件7

17、I1环境条件7111参比大气条件液位计的参比性能应在参比大气条件下进行试验：a)温度：(202)；b)相对湿度：6070c) 大气压力。86 kPa106 kPa。7112一般试验大气条件无需在参比大气条件下进行的试验，推荐采用下列一般试验大气条件：a)温度：1535b)相对湿度：4575c)大气压力：86 kPa106 kPa。7113其他环境条件磁场：除地磁场外，应使其他外界磁场小到可以忽略不计。机械振动；无影响性能的机械振动。7114电源条件交流供电电源(测量仪器用)：电压：(220士10)V-频率：(50土05)Hz谐波含量：5。直流供电电源(液位计用)：电压：0 V32 V可调输出电

18、流：2 Af峰值噪声：50 mV。72试验的一般规定721 每项试验前允许调整“下限值”和。量程”，在试验过程中，不得进行调整。722试验采用的测量仪器的最大允许误差应不大于被测液位计最大允许误差的四分之一。723试验前，液位计应在试验场地放置2 h以上。724液位计和试验设备通电后，应预热30 min。725影响量试验中，应只有涉及的影响量在规定范围内变化，其他影响量在规定条件下保持恒定。726除非本标准另有规定，影响量试验在一般试验大气条件下，并仅在液位计测量范围的中间点附5GBT 2I 1172007近(量程的50士5)进行，液位计电源电压为：额定工作电压，其允差为士10。727试验规定

19、中未涉及到的部分按GBT 1827112000进行。728试验结果记录和评定的书面报告内容按GBT 1827142000进行。73与准确度有关的试验与准确度有关的试验应在参比大气条件下进行。且试验样品和试验设备均应先在参比大气条件下使之稳定，所有可能影响试验结果的工作条件均应随时进行观察并作记录。液位计按图1固定和连接比对用标准尺可采用磁栅尺、光栅尺或游标卡尺等；标准尺和随动机构在一起的综合误差应符合722的要求电源供电电压应满足7114规定的要求。图1 示值误差测试系统示意圈液位计的校准点应按量程均匀分布。选择包括测量上、下限在内的721个点。校准试验循环次数为正、反行程各3次。校准时，改变

20、随动机构的位置，使标准尺示值接近于当前校准点，其差值应不大于相邻校准点间隔值的003倍。记录各校准点的标准尺示值和液位计输出值。示值误差、非线性、回差、重复性的计算方法见附录A。74与影响有关的试验741稳定性试验试验在参比条件下进行。试验前，液位计预热30 rain，测量液位计满量程的50处以及下限值和满度输出值f运行72 h后，测量液位计满量程的50处以及下限值和满度输出值，比较两次测量数据的变化。742负载电阻试验模拟输出型液位计的输出端接标准电阻箱，在测量范围内改变液位计的输出，使其信号值最大。电流输出型液位计的负载电阻从“0 0”改变到“750 0”，电压输出型液位计的负载电阻从“断

21、路”改变到“i kfl”。测量仪表的输人阻抗应不小于1 MII。观察液位计输出值的变化记录最大值。743电源变化试验在液位计电源电压范围内大致均匀地选择35个试验点。改变电源电压到各试验点的士10，记录液位计输出值的变化。744电源保护试验在液位计电源端反向施加30 V32 V的电压，持续1 rain。然后，正常连接。测试并记录液位计输出值的变化。745沤度性能试验液位计放入温度试验箱，并通电。试验温度范围按54的要求，升温、降温时的温度变化率应不超过5rain。渡位计应先在常温20士2下静置1 h，然后进行两次循环试验。一次循环过程为：降温到最低温度点并保持2 h，升温到最高温度点并保持2

22、h，降温到常温并停留2 h。变温之前进行性能测试，记录液位计输出值，并计算两相邻温度间温度每变化10示值的变化量。746恒定湿热试验液位计在不包装、不通电的情况下放入湿热试验箱，升温至40C士2C。2 h后加湿，使相对湿度保持在9095范围内，持续48 h。在试验结束前10 rnin，对液位计供电，观察工作是否正常，测量和记录输出值。试验结束后应立即测量绝缘电阻。747机械摄动试验按GBT 1827132000中第7章的规定进行试验。6GBT 211 172007748电磁兼容性试验按GBT 18268-2000中第5章的规定，制定电磁兼容试验方案，按GBT 1762621998的规定，进行静

23、电放电抗扰度试验按GBT 176263一1998的规定，进行射频电磁场辐射抗扰度试验按GBT 1762641998的规定，进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验I按GBT 1762651999的规定，进行浪涌(冲击)抗扰度试验按GBT 1762661998的规定，进行射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；按GBT 1762681998的规定，进行工频磁场抗扰度试验，按GBT 18268-2000中65的规定，对试验结果进行评定。按GBT 18268-2000中第8章的要求，编写试验报告。75其他试验751绝缘电阻试验试验按GBT 15479-1995中63的规定进行。752工作压力试验将液位计的测杆部分安装

24、在压力试验设备上，试验压力为额定工作压力的15倍。持续20 min，检查液位计性能753外观检童目力观察和通电检查。754防爆性艟试验隔爆型液位计应按GB 38361和GB 38362的规定进行试验；本质安全型液位计应按GB 38361和GB 38364的规定进行试验。755防护性能试验按照GB 4208的规定进行试验。756抗运输环境性能试验液位计在包装好的情况下，进行运输、运输贮存基本环境条件试验，并按以下腰序进行：a)按JBT 9329-1999中42的规定进行低温试验。对于工作环境低于一40，并经过745规定试验的液位计，不进行该项试验。b)按JBT 9329-1999中44的规定进行

25、碰撞试验。c)按JBT 9329-1999中45的规定进行跌落试验。d)检查液位计性能。8检验规则81检验项目按表2规定。裹2检验项目和检验顺序序号 项目名称 要求章条号 试验方法章条号 出厂检验 孤式检验1 示值误差 611 73 2 非线性 612 73 3 回差 613 73 4 重复性 614 73 5 稳定性 621 741 GBT 21 1172007裹2(续)序号 项且名称 要采章条号 试验方法章条号 出厂检验 型式检验6 负载电阻 622 742 7 电源变化 623 743 8 电源保护 624 744 9 温度性能 625 745 】O 担定湿热 626 74t 6 11

26、机械振动 627 747 12 电磁兼容性 628 748 13 绝缘电阻 631 751 14 工作压力 632 752 15 外观 633 753 16 防爆性能 634 754 17 防护性能 635 75，5 18 抗运输环境性能 636 756 注，。”为必捡项目，。一”为不检项目。82出厂检验每台产品交货前必须通过出厂检验。83型式检验出现下列任一情况，应进行型式检验：a)新产品试制定型b)正常生产的周期性质量监督，问隔不应超过两年Ic) 当设计、工艺和材料等方面有重大变更时；d)产品停产一年以上，恢复生产时，e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；f) 国家质量监督机构提出

27、相应的要求时。在a)、c)项的情况下，从试制品中任意抽取2台，作为被检样本，在b)、d)、e)、f)项情况下，应随机抽取同一批产品中的3台，作为被检样本。被检样本只有在所规定的检验项目全部符合本标准时，则型式检验通过。但对b)、d)、e)、f)项的情况，若其中只有一台产品中有一个检验项目不符合要求时，则应加倍抽取样本进行复检，复检样本只检验被检样本的不合格项目l经检验全部合格后，则型式检验通过，否则为不通过。防爆型液位计除按本标准进行型式检验外，还需履行防爆审查和检验手续。9标志、使用说明书91标志在液位计外壳的适当位置应设有铭牌，铭牌应清晰标明下列标志a)制造厂名或注册商标，b)产品名称c)

28、产品型号规格d)测量范围，8GBT 211 172007e)环境温度；f)工作压力；g)制造日期及编号h) 防爆型产品应注明防爆标志及防爆合格证号。产品的接线端子应有接线标志。本质安全型产品应标明其基本电气参数。92使用说明书制造厂应向用户提供使用说明书，内容编制按GB 99691的规定进行。10包装、贮存、运输101包装液位计按照GBT 15464的要求进行包装。102贮存液位计应贮存在环境温度为：-25C+40C，相对湿度为：1075，不含有腐蚀性气体并通风的室内。103运输液位计在包装好的情况下，可由常规交通工具运输，运输过程中应防止受剧烈冲击、雨淋及暴晒。GBT 21 1172007附

29、录A(规范性附录)与准确度有关的计算方法设在液位计的整个测量范围内有m个校准点，进行”次正反行程校准试验，则在任一校准点上分别有n组正反行程校准数据，共计N=2mn组。将这N组数据按照测量的先后顺序排列成一维数组，得z，挑(女=1N)。液位计的参比直线采用最小二乘直线，其方程见公式(A1)：YLsn+E (A1)其中：截距口和斜率b的计算按公式(A2)、(A3)： n一遴惫窘护a一号轰甜各校准点的示值误差的计算按公式(A4)：一Y一(n+bz) ”上述式中； z一z1+z2+zYk=Yl+弘+YN；jyI=zly2+z2y2+zNyN；z：一士+工；+z知；N校准数据组的个数；n，6一分别为最

30、小二乘直线方程的截距和斜率，z。N组校准数据中，第k个校准点的标准尺示值数据，Y。N组校准数据中，第k个校准点的液位计输出值数据。为计算方便，需要将所有数据归一化到统一的校准点坐标上，计算按公式(A5)：y；一Y#+b-(z；一z口) ”式中：Y：第i个校准点第J次的液位计理论输出值IYa第i个校准点第j次的液位计实际输出值；z：第f个校准点值，液位计的理想输入值；z。第f个校准点第J次的标准尺示值，液位计实际输入值6一最小二乘直线方程的斜率。正行程理论平均值y0见公式(A6)：， J目7蛳2百刍，W反行程理论平均值y二见公式(A7)：五一丢客，总理论平均值Y：见公式(A8)：y：一(，：。+

31、y台)2(A3)一(A8)45AA(GBT 21 1 172007上述式中；，如正行程第f个校准点第，次的渡位计理论输出值iy反行程第f个校准点第J次的液位计理论输出值，”循环试验次数。满量程输出值ym的计算公式接公式(A9)：yBb1 2HzL (A9)式中；卜最tb-乘直线方程的斜率；z。，z。分别为液位计的测量上、下限值。非线性度毛的计算按公式(A10)：LL蔓_二二-鱼生三!坐100 (A10)j巧式中：a，6分别为最小二乘直线方程的截距和斜率z：第f个按准点的值，液位计的理想输入值Y：第f个校准点的总理论平均值，由式(A8)计算得到ys满量程输出值，由公式(A9)计算得到。回差知的计算按公式(A11)： 南=且里吾址X100“ti式中：，0第f个校准点的正行程理论平均值，&第个校准点的反行程理论平均值ly$满量程输出值。重复性的计算按公式(A12)：靠=瓦cSlOO (A12)其中；S为液位计在整个测量范围内的子样标准偏差，计算按公式(A13)；S!杰(奎(y南一瓦I)2+(，一五)。)里L瓦而i百式中：y缸第f个校准点的正行程理论平均值；y0第i个校准点的反行程理论平均值j，正行程第f个校准点第j次的液位计理论输出值I，0反行程第i个校准点第j次的液位计理论输出值，Yk满量程输出值，m校准点个数n循环试验次数Ic包含因子，c=缸。(f分布，n=3时，c=4303)，