在工業(yè)化迅速發(fā)展的大時代，缺少不了壓力變送器、流量計、液位計、密度計、差壓變送器等儀表把現(xiàn)場第一數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)焦た叵到y(tǒng)上，為整個工業(yè)自動化系統(tǒng)充當(dāng)控制、檢測等一系列的眼睛，接下來華恒儀表為您解讀工業(yè)現(xiàn)場最前沿的壓力變送器使用情況。
　　摘 要: 文章探討了對液位變送器靜態(tài)角度進行高精度測量的方法。該方法在兩臺經(jīng)緯儀觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上利用雙站交會算法計算各被測點的空間三維坐標，據(jù)此得出液位變送器靜態(tài)旋轉(zhuǎn)角度。文章還利用 Matlab 和數(shù)學(xué)仿真的方法對測量誤差進行了計算分析，提出了改進措施。
　　引言
　　隨著科技的進步和設(shè)備自動化需求的提升，液位變送器被越來越廣泛地應(yīng)用于光電跟蹤、武器發(fā)射、安全監(jiān)控等各個技術(shù)領(lǐng)域，對液位變送器定位角度的精度要求也越來越高，往往需要精確到角分級。典型的液位變送器一般同時具備方位和俯仰兩套回轉(zhuǎn)機構(gòu)，分別用于實現(xiàn)方向和高低的角度定位。對這兩個方向進行靜態(tài)角度測量，以確定裝置的定位精度是該類設(shè)備調(diào)試和試驗過程中必須進行的工作。本文提出了一種實用且通用的液位變送器靜態(tài)角度測量方法，并對它的測量精度進行了核算。
　　1 原理
　　1． 1 概述
　　如圖 1 所示，當(dāng)一個旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)過角度∠a 時，旋轉(zhuǎn)體上的某一條切線轉(zhuǎn)過∠b。可以知道∠a = ∠b，也就是說，只要測得∠b，也就得到了該旋轉(zhuǎn)體實際轉(zhuǎn)過的角度。
　　測量原理示意
　　2 測量誤差分析
　　測量誤差主要由儀器誤差、架設(shè)誤差、觀測誤差、計算誤差等幾個部分組成。其中計算由軟件完成，所有變量取雙精度浮點數(shù)，因此計算誤差可以忽略不計。其它三部分誤差對計算結(jié)果的影響均體現(xiàn)在對被測點的觀測和定位上［3］。
　　儀器誤差即所用的經(jīng)緯儀的測角精度，為 2" 。觀測誤差由人工瞄準造成，屬于隨機誤差，每次均不相同。所使用經(jīng)緯儀非常小刻度為 1" ，則觀測誤差非常大為 0． 5" 。
　　架設(shè)誤差屬于系統(tǒng)誤差，架設(shè)完成后進行測量時不會變化。在計算過程中，架設(shè)誤差體現(xiàn)為公式( 2) 中的( x1 ，y1 ，z1 ) 和( x2 ，y2 ，z2 ) 。通常設(shè)經(jīng)緯儀一位于坐標原點，即( x1 ，y1 ，z1 ) 恒等于( 0，0，0) ，y2未出現(xiàn)在公式中，所以只需考慮 x2 和 z2 的影響。架設(shè)時兩臺經(jīng)緯儀間進行對覘標定，可設(shè)經(jīng)緯儀二位于以經(jīng)緯儀一為原點的坐標系的 X 軸上。則 x2即為兩臺經(jīng)緯儀間的直線距離，z2 = 0。但由于儀器誤差和觀測誤差的存在，z2 可能實際上不為 0，即經(jīng)緯儀二可能不是正好位于 X 軸上。z2 的實際值與儀器誤差、觀測誤差和 x2 有關(guān)，見下式z2 = x2 × tan( 儀器誤差 + 觀測誤差
　　使用 Matlab 和數(shù)學(xué)仿真相結(jié)合的方法對測量誤差進行定量分析［4］。從公式( 2) 中可以看出，經(jīng)緯儀二的高度坐標 y2 未出現(xiàn)在公式中，對空間點的坐標測量沒有影響。又從公式( 1) 中可以看出，經(jīng)緯儀一的高度坐標 y1 在計算空間直線夾角時會被約減掉，對角度計算沒有影響。所以在計算旋轉(zhuǎn)角度時，可令儀器與待測直線位于一個水平面中，即忽略高低角 ε。在圖 3 所示的模擬方位測量環(huán)境中，“OXYZ”為測量坐標系，“0＇ X＇ Y＇ Z＇ ”為液位變送器坐標系，經(jīng)緯儀一位于測量坐標系原點，經(jīng)緯儀二位于X 軸正向上，待測直線為液位變送器前點和后點的連線，初始位置時令其與 X 軸平行，隨后繞 Y＇ 軸逆時針轉(zhuǎn)過 α［5］。虛線所示為兩臺經(jīng)緯儀對于前點和后點的瞄準線。設(shè)待測直線長度為 l，液位變送器與 X軸之間的距離為 d，經(jīng)緯儀二在 X 軸上的坐標為 x2 。
　　根據(jù)矢量代數(shù)的方法就能得到兩臺經(jīng)緯儀對前點、后點在旋轉(zhuǎn)前后的理論觀測值( 見表 1) 。此時將 l，d，x2 ，α 定為一個任意的確定值，就可以根據(jù)第 1 節(jié)所述原理計算得到旋轉(zhuǎn)角。
　　接下來將儀器誤差和觀測誤差引入理論觀測值。為使觀測誤差對測量結(jié)果的影響非常大化，應(yīng)讓前后兩條直線角度變化非常大且方向相反，因此可按非常后加入架設(shè)誤差。因為有觀測誤差的存在，使得經(jīng)緯儀二實際上并不正好位于 X 軸上。
　　4 結(jié)束語
　　本文既介紹了對液位變送器靜態(tài)角度進行高精度測量的理論依據(jù)，也對這種測量方法的誤差進行了定量的計算分析。這些均是作者實際工作中的經(jīng)驗總結(jié)，被多個項目實踐證明是切實可行的，希望對今后相類似項目的研制能有一些借鑒意義。也正因為此，這些方法肯定也存在它們的局限性，或者理論模型不夠準確，或者操作方法不夠簡便，需要更多、更進一步的工程實踐來完善，更需要這方面的專家不吝批評指正。
　　儀器儀表是工業(yè)化進程的基石，只有選用工業(yè)現(xiàn)場選用合適的儀表，才能夠事半功倍，自動化流程才能夠更加自動化。