立式罐容量计量光电测距法准确度问题的研究

　　一、前言

　　立式罐是国际间石油化工产品贸易结算的主要计量器具之一，也是我国对内、对外产品贸易结算的主要强检计量器具。其计量的准确度如何，直接关系企业和国家的经济利益与国家计量信誉。

　　作为立式罐容量计量的标准，就世界范围来讲，为确保计量的准确度， 目前仍广泛应用的是光学基准线法(光学参比线法)。 为了免去其测量的高空作业和现场作业风力以及罐体障碍物的影响， 中国计量科学研究院提出并研制成功了 “具导轨光学径向测量仪”，其测量原理与光学基准线法相同。

　　光电测距法目前使用的仪器为全站仪， 该仪器测量速度快而且自动化程度高， 但作为计量标准仪器来讲，其测量准确度是第一位的，必须满足计量检定规程的要求。为此，本文就该仪器测量罐体半径的准确度问题，通过与围尺法测量结果的比对实验加以研究。

　　二、立式罐的计量特性要求

　　国际建议OIML R71：2008指出，立式罐的计量特性规定为：储罐准确容量的下限与标称容量间的容积值最大允许的不确定度(k=2)为指示容量的0.2%。 为保证其准确度，根据ISO7507-2、ISO7507-4，要求标定的标准器对储罐径向偏差(此时基圆半径测量的不确定度可忽略不计)或半径直接测量的标准不确定度不应大于2mm。JJG168-2005《立式金属罐容量 》检定规程规定 ，容量为 (100～700)m3的立式罐的相对扩展不确定度为0.2%(k=2)，700m3以上的为0.1%(k=2)。为保证其准确度， 要求标定的标准器半径或径向偏差测量最大允许误差，对具导轨光学径向测量仪和光学垂准仪来讲，20m内为±2mm;对全站仪来讲，为±(2+2×10-6·D)mm，D为测量的距离(m)。 JJG998-2004《激光小角度测量仪》检定规程对标准器准确度有明确规定， 上述最大允许误差是指k=2的扩展不确定度。显然，JJG998-2004要求标定的标准器测量的标准不确定度为1mm， 而现行的作为储罐容量标定的标准器全站仪能否达到此要求，将是本文讨论的中心问题。

　　三、光电测距仪的测距准确度

　　瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)大地测量和照相测量研究所Zogg Hans Martin等人研究表明：

    1.漫反射激光测距的准确度与光线的入射角、测距仪的光信号及距离相关。漫反射无棱镜测距的灵敏度S可依式(1)估计：

　　式中：D———距离;T———测量时间;A———反射功率与入射功率之比。

　　2.所有无反射镜光电测距仪，其性能都受光的反射定律及反射面材料的光学性质的影响和限制。 单色光的表面漫反射是多个方向的。

　　这种类型的同向性反射光的强度Ir(λ)可用式(2)朗伯余弦定律来描述：