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摘 要： 研究基于M/T 高精度数字测速算法的改进比较法水表误差检测，采用反射式激光传感器对水表始动元件进行检测，采集到的反馈脉冲信号与时钟信号同时送入单片机进行 M/T 测速算法运算。从而得到始动元件转速，并根据标准表和被测表的转速求取水表示值误差。结果表明： 该算法可以充分发挥 M/T 算法的宽域性，在整个测速范围内获得很高的测速精度和精度一致性，具有较高的动态测量分辨率。能够在短时间内对水表误差进行高精度测量并指导校准工作，实现动态误差测量及校准。
关键词：机械式水表；误差检测；校准方法
水表作为最普遍的流量计量仪表，其架构在很大程度上保持着机械式结构。为了使其计量准确，有必要检测并分析水表的流量误差性能，从而在校准工作中正确运用这一性能特点，尽可能减少水表的计量误差。
目前的误差检测及校准设备主要是采用基于收集法的标准量器检定装置确定其基本误差并进行校准，然而，标准量器仅能部分地确定水表校验中的固有误差，实际上还存在着可归因于读数误差、切换误差、液面指示误差和时间相关误差等一系列的系统误差和随机误差。这些误差可通过列出的不确定源，并给其规定值来加以考虑并估计其幅值。但由于这些误差对水表检测的总不确定度有影响，而且其影响幅度是完全不能预计的。另外，基于这种装置的校准过程完全取决于工人操作经验以及主观估计，可靠性十分低。因此，很有必要对现有误差检测及校准的方法进行改进，进一步提高水表实验装置的准确度和工作效率。
1 水表误差检测及校准原理
1.1传统误差检测方法
1.2 误差检测改进方法
始动元件（ 又称梅花指针） 是鉴别机械式水表转动状态的标志元件，是水表计数器的始动环节。通过齿轮传动与叶轮进行一定传动比的同步转动，它的转速与叶轮转速成正比，所以对标准表和被测表始动元件进行瞬时速度检测，就可求得被测表相对于标准表的误差并进行校准，无需考虑时间因素。
1.3误差校准方法
出厂水表误差调节主要是调节水表的喷孔调整装置，喷孔调整装置为叶轮盒喷孔上的调节球，利用调节出水冲击力进行调整。由于水表在不同流量下误差不同，所以水表要在最小流量min、分界流量Qt、公称流量Qn和最大流量Qmax等4 个流量点调节被测表的调整装置进行误差校准[3]。根据上面论述的改进式检测方法，可以通过瞬时速度检测实时得到水表偏差，在动态环境下进行校准，能够有效减少校准时间，实现快速校准。
2 M /T 测速算法
3 M /T 算法检测及校准方法实现
为了实现同时对多块水表进行检测和调节，将多块水表串接在同一管路中。根据国内同类研究的实验数据，串联检测当水表在5 块以内时与单表检测差值不大，小于允差的1/5，可不予考虑[6]。各表位差很小也可不计。该系统在水表实验装置基础上，安装反射式激光传感器，同时对各水表始动元件进行检测。检测到的激光回波强度信号通过比较器整形成为符合TTL 电平的反馈脉冲，送入STC89C52 单片机组成的数据处理系统中进行 M / T 测速算法处理，处理得到的各水表速度值可在显示装置上分别显示并由键盘进行数据操作。同时，可传输到上位机进行数据分析、存储。与传统的单片机多路数据采集[8]不同的地方在于： 由于M/T算法占用程序资源较多，数据处理系统采用多个STC89C52 单片机作为数据处理器，每块STC89C52 单片机分别处理一路反馈脉冲信号的M/T 算法。
由多个单片机分别与反射式激光传感器连接，进行脉冲检测，并通过总线与作为总数据处器的单片机连接，实现数据的显示、查询，并通过RS -232 接口进行上位机通讯。在误差校准过程中，工作人员只需观察数据处理系统显示界面上的转速数据以及水表偏差值，对被测表喷孔调整装置进行调节，使待测水表梅花指的转速值和标准水表梅花指的转速值达到误差允许范围内，即可完成调节，可实现动态检测及校准，节约大量时间。
4 误差检测及校准试验
试验采用一块标准表和一块被测表串联进行误差检测及校准。水表采用B 类 E1 型DN15 水表，这款水表的梅花指针直径为11. 4 mm，齿间距最大值为2 mm. 同时在装置中安装一台文氏管流量计，其流量作为瞬时流量真值，以此对标准表进行误差检定以及误差曲线绘制。
相对于传统的容积法，文中所采用的方法可以实现实时检测和调节。通过实验可以发现，该装置采用的检测方法及手段，较传统方法耗时大大降低，能有效减少工作负担，增加生产效率。
5 结束语
传统水表检定装置自动化程度较低、可靠性差、检测过程耗时严重，其中 4 个流量点的水流时间要 30 min，整个检测及校准过程须耗时1 h 左右； 相对于传统检测方法，文中研究的M / T 测速比较法具有以下特点：
（1） 检测过程速度快、节省实验水量、效率相对较高。无需向试验装置通过固定流量，只需在运行时采集在检测周期内的激光脉冲反馈信号及时钟信号，即可在较宽范围内测得始动元件的转速，从而得到示值误差。
（2） 可以实现动态测量，即在流动状态下测定水表的示值误差。从而避免了传统方法启动、关闭水源时操作带来的附加误差，并简便了操作过程。
（3） 装置无上位机及工作量器，结构简单，便于工业现场水表校准。
关键词：机械式水表；误差检测；校准方法
水表作为最普遍的流量计量仪表，其架构在很大程度上保持着机械式结构。为了使其计量准确，有必要检测并分析水表的流量误差性能，从而在校准工作中正确运用这一性能特点，尽可能减少水表的计量误差。
目前的误差检测及校准设备主要是采用基于收集法的标准量器检定装置确定其基本误差并进行校准，然而，标准量器仅能部分地确定水表校验中的固有误差，实际上还存在着可归因于读数误差、切换误差、液面指示误差和时间相关误差等一系列的系统误差和随机误差。这些误差可通过列出的不确定源，并给其规定值来加以考虑并估计其幅值。但由于这些误差对水表检测的总不确定度有影响，而且其影响幅度是完全不能预计的。另外，基于这种装置的校准过程完全取决于工人操作经验以及主观估计，可靠性十分低。因此，很有必要对现有误差检测及校准的方法进行改进，进一步提高水表实验装置的准确度和工作效率。
1 水表误差检测及校准原理
1.1传统误差检测方法
1.2 误差检测改进方法
始动元件（ 又称梅花指针） 是鉴别机械式水表转动状态的标志元件，是水表计数器的始动环节。通过齿轮传动与叶轮进行一定传动比的同步转动，它的转速与叶轮转速成正比，所以对标准表和被测表始动元件进行瞬时速度检测，就可求得被测表相对于标准表的误差并进行校准，无需考虑时间因素。
1.3误差校准方法
出厂水表误差调节主要是调节水表的喷孔调整装置，喷孔调整装置为叶轮盒喷孔上的调节球，利用调节出水冲击力进行调整。由于水表在不同流量下误差不同，所以水表要在最小流量min、分界流量Qt、公称流量Qn和最大流量Qmax等4 个流量点调节被测表的调整装置进行误差校准[3]。根据上面论述的改进式检测方法，可以通过瞬时速度检测实时得到水表偏差，在动态环境下进行校准，能够有效减少校准时间，实现快速校准。
2 M /T 测速算法
3 M /T 算法检测及校准方法实现
为了实现同时对多块水表进行检测和调节，将多块水表串接在同一管路中。根据国内同类研究的实验数据，串联检测当水表在5 块以内时与单表检测差值不大，小于允差的1/5，可不予考虑[6]。各表位差很小也可不计。该系统在水表实验装置基础上，安装反射式激光传感器，同时对各水表始动元件进行检测。检测到的激光回波强度信号通过比较器整形成为符合TTL 电平的反馈脉冲，送入STC89C52 单片机组成的数据处理系统中进行 M / T 测速算法处理，处理得到的各水表速度值可在显示装置上分别显示并由键盘进行数据操作。同时，可传输到上位机进行数据分析、存储。与传统的单片机多路数据采集[8]不同的地方在于： 由于M/T算法占用程序资源较多，数据处理系统采用多个STC89C52 单片机作为数据处理器，每块STC89C52 单片机分别处理一路反馈脉冲信号的M/T 算法。
由多个单片机分别与反射式激光传感器连接，进行脉冲检测，并通过总线与作为总数据处器的单片机连接，实现数据的显示、查询，并通过RS -232 接口进行上位机通讯。在误差校准过程中，工作人员只需观察数据处理系统显示界面上的转速数据以及水表偏差值，对被测表喷孔调整装置进行调节，使待测水表梅花指的转速值和标准水表梅花指的转速值达到误差允许范围内，即可完成调节，可实现动态检测及校准，节约大量时间。
4 误差检测及校准试验
试验采用一块标准表和一块被测表串联进行误差检测及校准。水表采用B 类 E1 型DN15 水表，这款水表的梅花指针直径为11. 4 mm，齿间距最大值为2 mm. 同时在装置中安装一台文氏管流量计，其流量作为瞬时流量真值，以此对标准表进行误差检定以及误差曲线绘制。
相对于传统的容积法，文中所采用的方法可以实现实时检测和调节。通过实验可以发现，该装置采用的检测方法及手段，较传统方法耗时大大降低，能有效减少工作负担，增加生产效率。
5 结束语
传统水表检定装置自动化程度较低、可靠性差、检测过程耗时严重，其中 4 个流量点的水流时间要 30 min，整个检测及校准过程须耗时1 h 左右； 相对于传统检测方法，文中研究的M / T 测速比较法具有以下特点：
（1） 检测过程速度快、节省实验水量、效率相对较高。无需向试验装置通过固定流量，只需在运行时采集在检测周期内的激光脉冲反馈信号及时钟信号，即可在较宽范围内测得始动元件的转速，从而得到示值误差。
（2） 可以实现动态测量，即在流动状态下测定水表的示值误差。从而避免了传统方法启动、关闭水源时操作带来的附加误差，并简便了操作过程。
（3） 装置无上位机及工作量器，结构简单，便于工业现场水表校准。