Автоматизированный стенд для проверки газовых счётчиков может правильно распознать отсчётное устройство и при этом сопоставить это показание с неверным эталонным интервалом. Чэнь, Шэнь и Ван описывают стенд для поверки диафрагменных газовых счётчиков, который синхронизирует захват изображения камерой с энкодером колокольного проливного устройства на обеих конечных точках. Конструкция отдельно корректирует эталонный объём с учётом давления и температуры на входе счётчика. В данной статье рассматриваются временные и状态-коррекции, воспроизводится сравнение статического и динамического режимов, выполненное авторами в двух точках расхода, и объясняется, как проверять подтверждающие записи. Этот случай показывает, почему приёмочные испытания стенда должны проверять парные изображения и счётные показания, а также итоговый расчёт погрешности.

Проверка газового счетчика сравнивает объем, зарегистрированный счетчиком, с эталонным объемом. С помощью оптической системы при проверке регистрируемый объем получают из разности двух показаний изображений. Если эталон начинает отсчет до первого изображения или продолжает после второго, две разности охватывают разные интервалы. Это расхождение может повлиять на рассчитанную погрешность, даже если каждое изображение камеры прочитано правильно и эталонный объем прослеживаем. Такое же разделение необходимо при диагностике испытательного прогона. Несоответствие может возникать из-за распознавания показаний, синхронизации событий, коррекции состояния газа или проверяемого счетчика.

Чэнь, Шэнь и Ван рассмотрели вопрос синхронизации при проектировании автоматизированного стенда для диафрагменных счётчиков [1]. Инженерный вопрос заключается в том, как стенд обеспечивает соответствие показаний регистра и эталонных отсчётов одному и тому же интервалу измерений. Второй вопрос — сколько доказательств их сравнение даёт о работе этой конструкции.

В прототипе используется колокольный расходомер с фотоэлектрическим двунаправленным энкодером. Камера фотографирует счётчик. Программируемый контроллер собирает данные энкодера и датчиков и управляет воздушным трактом и соответствующими исполнительными механизмами, а хост обрабатывает изображения и сохраняет результаты. В статье описаны измерения давления и температуры на эталоне и на входе счётчика. Эти измерения являются входными данными для коррекции эталона.

После установления выбранного расхода общий триггер инициирует начальное изображение и отсчёт эталона. Конечное изображение захватывается при достижении целевого интервала, при этом отсчёт энкодера завершается на соответствующем событии. В приёмочной записи оба изображения должны быть связаны с соответствующими им отсчётами эталона. Такая связь важнее двух изолированных временных меток, поскольку пользователю необходимо восстановить фактическую пару измерений на каждой конечной точке.

Источник также сообщает, что перед испытанием пользователь вводит идентификацию счетчика, выбранную точку расхода и количество поверочных прогонов. Эти настройки полезны, когда лаборатория позже просматривает сохраненные файлы. Запись, которая связывает изображения, показания энкодера и настройки с одним прогоном, легче поддается аудиту, чем папка с кадрами и отдельная электронная таблица ошибок.

Рисунок 1. Схема размещения поверочного стенда, перерисована на английском по Chen, Shen and Wang [1], Figure 1 (PDF p. 1, print p. 28).

Рисунок 2. Структурная схема мониторинга и управления, перерисованная на английском языке по источнику Chen, Shen and Wang [1], рисунок 2 (PDF с. 2, печатная с. 29).

Рисунок 3. Последовательность проверки контроллера, перерисованная на английском языке по источнику Chen, Shen and Wang [1], рисунок 3 (PDF с. 2, печатная с. 29).

Авторы рассчитывают погрешность показаний единичного измерения в процентах.

δ = [(Vm − Vref) / Vref] × 100% (1)

Vm — это объём, показанный счётчиком за захваченный интервал, а Vref — эталонный объём, выраженный в состоянии на входе счётчика. В источнике используется следующее соотношение для преобразования указанного объёма колокола Vs.

Vref = Vs × (ps × Tm) / (pm × Ts) (2)

Суффикс s относится к колоколу, а m — к входу счётчика. Давления ps и pm являются абсолютными и указаны в паскалях. Температуры Ts и Tm — термодинамические температуры в кельвинах. Объёмы в уравнении указаны в дм³. Сопоставление конечных точек определяет, какой интервал объёма сравнивается. Соотношение давления и температуры определяет состояние, в котором выражен эталонный объём. Один расчёт не может компенсировать ошибку в другом.

Авторы использовали статические ручные и динамические показания на основе изображений для одного и того же счетчика G2.5. В статье приведены два отображаемых показания для каждого метода при 4,0 м³/ч и 0,8 м³/ч. Последний столбец сохраняет заявленную разницу. Он описывает сравнение методов и не представляет собой ошибку отдельного показания.

При 4,0 м³/ч среднее значение отображаемых статических показаний составляет 0,415%, а динамических — 0,380%. Их абсолютная разница составляет 0,035 процентных пункта при использовании отображаемых входных данных. В статье в столбце разницы указано 0,04. При 0,8 м³/ч отображаемые средние значения составляют 1,00% и 1,11%, разница — 0,11 процентных пункта. Сохранение отображаемых показаний рядом с округлённым отчётом делает оба сравнения проверяемыми.

Авторы сообщают о расширенной неопределённости 0,20% при k = 2 для исследовательского стенда. Эта цифра описывает заявленную неопределённость стенда. В таблице сравниваются два метода сбора данных на одном счётчике, и она не приводит ни показателя успешности оптического распознавания, ни независимо измеренной задержки срабатывания. Она подтверждает осуществимость совместного использования измерений в описанной конфигурации. При этом остаётся открытым вопрос о поведении системы, когда барабан загрязнён, цифра находится в процессе перехода, захват пропущен или несколько станций совместно используют элементы управления.

Для выбора стенда или приёмочной проверки укажите, какие данные машина должна сохранять для каждого прогона: оба кадра регистров, соответствующие значения счётчиков, записи давления и температуры, а также рассчитанную погрешность. Последующая верификация может целенаправленно проверить сложные позиции регистров и подтвердить, как система выявляет пропущенный или неоднозначный захват. Тестирование нескольких точек расхода, типов счётчиков и позиций на стенде дало бы более прочную основу для оценки повторяемости за пределами заявленного образца.

qmax — это максимальный расход испытуемого счетчика. Заявленные различия и редакционные различия, рассчитанные по отображаемым значениям, указаны отдельно. Оригинальный стенд и испытание принадлежат учреждению авторов.

[1] Chen, C., Shen, Q., and Wang, C. (2011). «基于图像识别技术的膜式燃气表检定装置的设计» [Design of a diaphragm gas meter verification bench based on image recognition]. 工业计量, 21(4), pp. 28–29 and 35. Equations (1)–(2), Figures 1–3 and Table 1. Figures 1–3 are original English redraws of the source diagrams. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1002-1183.2011.04.003

Фото на обложке: Science History Institute, accession 2003.902.104, фотограф не указан. Миссис М. К. Мюррей демонстрирует нитрометр в лаборатории. Public Domain Mark 1.0 согласно записи источника. Редакционная обрезка фотографии и макет заголовка. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:THC_2003.902.104_Mrs._M._K._Murray_Nitrometer.jpg