机械式风速表检定曲线截距为负的原因分析

　　1　引言

　　风速仪表分机械式、机械电子式和电子式风表三类。其中机械式风速表是煤矿井下应用最广的一类测风仪表,属于安全防护、环境监测类计量仪表,是计量法规定按检定周期进行强制性检定的计量器具。每台机械式风速表检定时读取n(n一般取6~7)组动压Pi与风表示值Vzi,由动压Pi按下式计算实际风速值Vsi:

　　式中P—动压测值,Pa;

　　ρ—空气密度,kg/m3;

　　i—测点号

　　对测算的n组数据(Vzi,Vsi)用最小二乘法进行曲线拟合,得出风表检定曲线方程:

　　方程(2)中a为回归系数,b为回归常数亦称之为机械式风速表检定曲线截距,表现在曲线图上就是检定曲线由线性区下延到非线性区与实际风速轴的交点值。机械式风速表不存在零位负漂移情况,且使用时由于其叶轮惯性和叶轮轴与轴承、减速传动机构之间的间隙与摩擦,理论上讲,其检定曲线截距b应大于零。计量检定时由于种种影响因素的存在,致使机械式风速表检定曲线时常出现截距为负即b<0,从而导致错误的检定结果。本文拟就导致机械式风速表(以下简称风表)检定曲线截距为负的原因进行简单分析并提出相应的解决方法。

　　2　原因分析

　　根据我们对截距为负的风表检定结果进行的描点分析来看,b<0的关键因素是实际风速Vs与风表示值Vz的测值偏差不一致:n组检定数据中低速点Vsi偏小、Vzi偏大或高速点Vsi偏大、Vzi偏小,或某一点两种情况同时出现时,都会出现截距b为负。而造成Vsi与Vzi测值偏差不一致的原因是综合性多方面的。由(1)式可知:Vs与P1/2,ρ-1/2成正比,因此,P(ρ)与Vs不是简单的正(反)比例关系,其测值偏差均会导致Vs不成正(反)比例变化。风表在风速仪表检定装置中进行检定,布置如图1

　　下面对风表的检定及计算过程中影响Vs与Vz测值的因素逐个进行简单分析。

　　2·1　实际风速偏差

　　引起实际风速Vs偏差的因素有动压P测值偏差、空气压缩性影响和空气密度ρ测定误差。

　　(1)动压偏差

　　动压P测值偏差是由标准检定装置中的各影响因素引起的。

　　流场稳定性偏差:规程规定流场稳定性相对偏差δs≤0·5%,由于各种外界因素引起流场流速缓慢波动,人工采样时Vzi与Pi读数不同步造成二者不一致。因此采样时应力求同步,消除流场稳定性偏差的影响。

　　流场均匀性偏差:规程规定流场均匀性偏差δv≤1·5%,由于流场存在速度梯度,从而作用在风表感压部分与皮托管测压孔上的动压不同,且每一种流速时流场均匀性是变化的,从而影响风表检定结果。

　　风速比偏差:规程规定双工作段风洞两个工作段风速比最大偏差δN≤1·2%。检定低速风表时,由于风表安设于第一工作段而皮托管安设在第二工作段(如图1),测得动压由于风速比偏差δN的存在,引起动压换算偏差。