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篇1

關(guān)鍵詞 里氏硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱；教育裝備；實(shí)訓(xùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）06-0032-03

Abstract This article mainly explains an educational equipment that can be used in colleges of science and technology in mental material hardness testing practical training： Leeb Hardness Testing Experi-mental Toolbox. Being differed from the traditional practical training device， it optimizes the design of which the desk type device’s large size and its uneasiness to move， and improves the design of which the portable device’s low electric quantity， small screen， unchan-geable probe， and the uneasiness to carry the parts. Having solved these inadequacies， Leeb Hardness Testing Experimental Toolbox has high-capacity batteries， bigger high-definition screen， chan-geable parts， the integration of its desk type and portability， and etc.

Key words leeb hardness testing experimental toolbox； educational equipment； practical training

1 前言

測(cè)量硬度有多種方法，里氏硬度計(jì)測(cè)量因其具有易攜帶、測(cè)量范圍寬、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)場(chǎng)金屬部件硬度測(cè)量的首選方法[1]。里氏硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱是一種以里氏硬度試驗(yàn)為理論依據(jù)，針對(duì)理工科院校設(shè)計(jì)的用于金屬硬度測(cè)量實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教育裝備。該實(shí)驗(yàn)箱將教與學(xué)中所需的部件集成在一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱中，方便在硬度測(cè)量實(shí)訓(xùn)中的搬運(yùn)和攜帶。實(shí)驗(yàn)箱配有大屏顯示、多種探頭類(lèi)型、快捷鍵、打印機(jī)、可更換電池、校準(zhǔn)試塊等功能硬件，并搭載友好的人機(jī)交互系統(tǒng)，方便實(shí)驗(yàn)人員操作。其設(shè)計(jì)面向教與學(xué)，對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的硬度計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得設(shè)備為教學(xué)所用。

2 目前狀態(tài)與不足

傳統(tǒng)教學(xué)工作中，多采用臺(tái)式靜力試驗(yàn)布氏硬度基準(zhǔn)機(jī)等臺(tái)式硬度計(jì)。這些臺(tái)式硬度計(jì)不僅體積龐大不便移動(dòng)，而且價(jià)格較高，實(shí)驗(yàn)室配備很難達(dá)到學(xué)生人手一臺(tái)的水平，使得學(xué)生上機(jī)操作時(shí)間少、體驗(yàn)不足。便攜式硬度計(jì)體積小且攜帶方便，可解決數(shù)量不足的問(wèn)題。但是，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的便攜式硬度計(jì)存在以下一些不足：

1）電池容量小，很容易造成連續(xù)教學(xué)使用時(shí)電量不足，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)需要花費(fèi)時(shí)間去充電；

2）LCD屏過(guò)小，顯示數(shù)據(jù)量過(guò)少，不便于測(cè)量和教學(xué)工作的開(kāi)展；

3）零散附件太多，不便于攜帶和現(xiàn)場(chǎng)操作；

4）微型化的一體型硬度計(jì)，體積雖然小，但探頭不可更換，無(wú)法滿足實(shí)訓(xùn)時(shí)需要不同探頭的要求；

5）維護(hù)困難，硬度計(jì)集成度高，若出現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題，需要返廠維修，花費(fèi)的成本高、時(shí)間長(zhǎng)。

并且在外采購(gòu)的硬度計(jì)商業(yè)元素較重，采買(mǎi)、維護(hù)成本高，功能煩瑣且不適用。大多數(shù)院校為滿足課堂需要，需要支出大量資金、人力對(duì)硬件進(jìn)行選購(gòu)配備，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3 實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)

在調(diào)查相關(guān)用戶(hù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的里氏硬度測(cè)量?jī)x的不足之處，專(zhuān)門(mén)為教學(xué)實(shí)訓(xùn)工作設(shè)計(jì)一款里氏硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)箱解決了現(xiàn)有臺(tái)式硬度測(cè)量?jī)x器體積過(guò)大，一體式硬度計(jì)電池容量不足、顯示數(shù)據(jù)少、探頭不可更換，便攜式硬度計(jì)零散附件多、不便攜帶等諸多問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)特別關(guān)注模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容，力求實(shí)現(xiàn)便于維修、便于使用的目標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)所用的所有部件都裝配在防爆實(shí)驗(yàn)箱中，如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)箱尺寸為400 mm（長(zhǎng)）×300 mm（寬）×160 mm（高），箱子采買(mǎi)時(shí)選取有鎖扣、手持、肩背和現(xiàn)場(chǎng)放置的固定裝置。

在箱體上蓋開(kāi)出一透明觀察窗口，在不打開(kāi)箱蓋的情況下也可以觀察到儀器工作情況。箱體內(nèi)部分上下篩鑾域：上層區(qū)域固定安裝儀表各部分，如編碼器、顯示器、鍵盤(pán)、電源、打印機(jī)等；下層區(qū)域用于存放儀表的附件和備件，如標(biāo)準(zhǔn)試塊、備用電池、沖擊裝置、備用打印紙、砂紙等。兩層使用鋁板隔開(kāi)，配有拆裝手柄，方便拿取安放。

4 硬件設(shè)計(jì)

硬件組成

1）大屏幕顯示：屏幕選取7.3英寸、800*480高分辨率可觸摸彩色液晶屏。

2）多探頭和支撐環(huán)類(lèi)型。材料不同、被測(cè)物曲面不同，應(yīng)選取不同的探頭和支撐環(huán)。該實(shí)驗(yàn)箱配備多種沖擊裝置（D、DL、G、C、E、D15等）和各類(lèi)支撐環(huán)，滿足不同的測(cè)量需求，并且大大減少了教育裝備的選購(gòu)成本。用戶(hù)選擇不同的沖擊裝置進(jìn)行打值測(cè)量，免去因探頭種類(lèi)不同而配置多種硬度計(jì)的成本問(wèn)題。

3）多按鍵快捷鍵盤(pán)。快捷鍵盤(pán)是方便實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行快捷配置所設(shè)計(jì)的。多按鍵快捷鍵盤(pán)為4×6分布，覆蓋機(jī)器的所有操作方式。按鍵分布如圖2所示。快捷鍵盤(pán)是為滿足快速調(diào)整數(shù)值，顯示、更改配置所設(shè)置的快捷鍵。最左側(cè)的一列為一級(jí)菜單，可遍歷所有操作；第二列到第六列為常用快捷鍵，可快捷設(shè)置一些常用菜單的配置。

4）打印機(jī)。為解決打印機(jī)攜帶不方便、連接復(fù)雜問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)箱將微型打印機(jī)嵌入其中。微型打印機(jī)選取的是市場(chǎng)上較常見(jiàn)的熱敏鑲嵌式微型打印機(jī)。

5）可更換大容量充電電池。普通的硬度計(jì)在連續(xù)教學(xué)時(shí)耗電量較大，很容易造成后續(xù)教學(xué)時(shí)電量不足，而實(shí)驗(yàn)員在每次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)要花費(fèi)大量的時(shí)間去給設(shè)備充電。本實(shí)驗(yàn)箱使用兩節(jié)26650充電電池供電（總電量10 000 mAh），

并配備兩節(jié)備用電池，在教學(xué)活動(dòng)中若出現(xiàn)電量不足等情況，可自行更換，不耽誤教學(xué)工作的進(jìn)行。

硬件設(shè)計(jì)總圖 硬件設(shè)計(jì)總圖如圖3所示。

5 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能

1）顯示界面。該實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)四種顯示風(fēng)格，分別是大數(shù)字、統(tǒng)計(jì)參數(shù)、柱狀圖、平均值，測(cè)量值超出限定范圍可顯示不同顏色的提示符號(hào)。同時(shí)，為滿足不同測(cè)試環(huán)境、光線的需求，可調(diào)節(jié)屏幕亮暗、背光時(shí)間等。

2）友好的人機(jī)操作方式。實(shí)驗(yàn)中常用功能可以使用快捷鍵操作，全部功能都可以通過(guò)菜單進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)箱具備多按鍵鍵盤(pán)和編碼轉(zhuǎn)輪，教學(xué)中可采用這兩種方式進(jìn)行操作。

3）測(cè)量功能。在實(shí)際測(cè)量中因測(cè)試用的材料不同，會(huì)選擇不同的探頭類(lèi)型、材料、硬度單位等配置信息。該實(shí)驗(yàn)箱配置模擬、無(wú)線、數(shù)字的探頭信號(hào)，配置D/DL/D15/G/C/E等探頭類(lèi)型，可選單位有HL/HRC/HRB/HB/HV/HS/HRA等。為滿足多裝置、多材料、不同單位的示數(shù)教學(xué)要求，該實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)嵌入128個(gè)換算表，是目前相關(guān)產(chǎn)品中配備轉(zhuǎn)換表數(shù)量最多的，減少了實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中查數(shù)據(jù)手持的麻煩。該表支持中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17394―1998《金屬材料 里氏硬度試驗(yàn)》[2]及部分其他國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

4）特色功能。實(shí)驗(yàn)箱不僅可以精確測(cè)量硬度值、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力。該實(shí)驗(yàn)箱自帶硬度轉(zhuǎn)換計(jì)算器，方便查詢(xún)轉(zhuǎn)換各種材料硬度值，以及查看不同類(lèi)型沖擊裝置之間的換算關(guān)系，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及分析功能，包括顯示平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、粗大誤差的判斷、超限情況的判斷及報(bào)警提示等信息。單組具有統(tǒng)計(jì)分析能力，包括平均值、平均值置信范圍、最大值、最小值、極差、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差置信范圍峰度系數(shù)、偏度系數(shù)、合格率、測(cè)量值分布直方圖、測(cè)量值正態(tài)分布檢驗(yàn)、測(cè)量值均勻分布檢驗(yàn)。還可以雙組進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行均值顯著性差異檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)差顯著性差異檢驗(yàn)、合格率顯著性差異檢驗(yàn)、分布顯著性差異檢驗(yàn)。

5）校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)箱設(shè)有測(cè)量計(jì)數(shù)功能，對(duì)測(cè)量次數(shù)進(jìn)行累計(jì)。當(dāng)打值超過(guò)1000～5000次（打值硬度不同，次數(shù)不同）后，需要對(duì)示數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，這也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分。該實(shí)驗(yàn)箱提供一點(diǎn)校準(zhǔn)和兩點(diǎn)校準(zhǔn)兩種校準(zhǔn)方式，滿足大多數(shù)教學(xué)要求。而這兩種校準(zhǔn)方式又可分為對(duì)單位和材料的獨(dú)立校準(zhǔn)和聯(lián)合校準(zhǔn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)箱配置低、中、高三種校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)塊，方便實(shí)訓(xùn)中的打值校準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

6）打印。該實(shí)驗(yàn)箱配置微型打印機(jī)，可選擇自動(dòng)打印平均值或每測(cè)數(shù)值，還可手動(dòng)選取要打印的某一次的數(shù)值。打印的數(shù)據(jù)可作為本次實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告使用。

設(shè)計(jì)框架 在實(shí)地調(diào)查一些院校的硬度測(cè)量實(shí)訓(xùn)后，將工廠、企業(yè)所用的硬度計(jì)的一些功能和模塊進(jìn)行優(yōu)化改良，在操作和軟件功能上力求設(shè)計(jì)一款適合教與學(xué)的硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱。軟件功能總圖如圖4所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)箱擁有大屏幕顯示、編碼轉(zhuǎn)作、多按鍵數(shù)量的快捷鍵盤(pán)、打印機(jī)、充器、大容量電池，從而滿足操作便捷、功能完備、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)等功能要求。整個(gè)儀表采用箱式設(shè)計(jì)，方便實(shí)驗(yàn)員配置教學(xué)用具和對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理，符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)及安全標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

篇2

關(guān)鍵詞：顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序；金相試驗(yàn)；手動(dòng)測(cè)量

顯微硬度試驗(yàn)可用于化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層的測(cè)定，還可用于熱處理材料表面顯微組織的顯微硬度試驗(yàn)以及金屬表面淬火的硬化層等，除此之外，還可以研究整個(gè)過(guò)渡層的性能；對(duì)不同厚度的鋁帶（箔）、不銹鋼帶、紫銅帶、黃銅帶等和半成品測(cè)試顯微硬度；以及晶粒內(nèi)部不均勻性研究等。隨著科技發(fā)展，材料生產(chǎn)能力提升，檢測(cè)試驗(yàn)任務(wù)尤為重要，結(jié)構(gòu)鋼真空熱處理后的表面顯微組織檢測(cè)、金屬擴(kuò)散層及鍍層檢測(cè)，以及晶粒內(nèi)部的不均勻性及質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等越來(lái)越多，為了便于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提高試驗(yàn)效率，顯微硬度計(jì)的自動(dòng)測(cè)試程序應(yīng)用變得尤為重要。

顯微硬度分為維氏顯微硬度和努氏硬度。顯微硬度適用于HV8～2000的材料。顯微維氏硬度一般要求負(fù)荷加載的保持時(shí)間黑色金屬為10～15秒，有色金屬為30～35秒。顯微努氏硬度一般要求負(fù)荷加載的保持時(shí)間黑色金屬為5～15秒，有色金屬為30秒。

1 顯微硬度在金相檢測(cè)中的應(yīng)用

顯微硬度在金相檢測(cè)中主要的應(yīng)用有硬度曲線測(cè)定和平均硬度值測(cè)定。

1.1 滲層深度及表面顯微組織測(cè)定

滲層深度及表面顯微組織測(cè)定主要指化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層，結(jié)構(gòu)鋼保護(hù)氣氛熱處理后表面顯微組織的顯微硬度試驗(yàn)以及金屬表面淬火的硬化層等，均可用硬度曲線的方法進(jìn)行測(cè)定。另外硬度曲線除能直接測(cè)定滲碳層（硬化層）的硬度外，還可用以研究整個(gè)過(guò)渡層的性能。通過(guò)編制自動(dòng)測(cè)量程序可從距表面規(guī)定距離處開(kāi)始垂直試樣表面每隔固定距離測(cè)量一次硬度直至心部，進(jìn)行多次測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果繪制成一條硬度曲線，確定整個(gè)滲層深度。

表面顯微組織測(cè)定是用于測(cè)定某結(jié)構(gòu)鋼保護(hù)氣氛熱處理后其表面質(zhì)量（增碳、脫碳、增碳及晶間氧化等），即按要求載荷在試樣檢測(cè)面上沿垂直于表面方向打顯微硬度，硬度壓痕應(yīng)答在垂直于表面的一條或多條平行線上。選取一真空熱處理隨爐試驗(yàn)件進(jìn)行表面顯微硬度測(cè)定，編制自動(dòng)測(cè)量程序進(jìn)行硬度曲線測(cè)定，得出相應(yīng)的硬度曲線，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、圖1。

1.2 平均硬度值測(cè)定

平均硬度值測(cè)定主要用于平時(shí)使用前的硬度計(jì)校準(zhǔn)、晶粒內(nèi)部的不均勻性測(cè)定及質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等。通過(guò)編制自動(dòng)測(cè)量程序可對(duì)材料選定范圍的硬度值按要求進(jìn)行有規(guī)律測(cè)定并計(jì)算平均硬度值。例如在使用前進(jìn)行硬度計(jì)校準(zhǔn)，選取與檢測(cè)用載荷及硬度值相匹配的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行測(cè)定，自動(dòng)測(cè)量程序測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

2 自動(dòng)測(cè)試程序和手動(dòng)測(cè)試程序的比較

選取一塊HK0.5656的標(biāo)準(zhǔn)試塊采用自動(dòng)測(cè)量程序和手動(dòng)測(cè)試，并對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

2.1 自動(dòng)測(cè)試程序

2.2 手動(dòng)測(cè)試

校準(zhǔn)顯微硬度計(jì)后，進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，在標(biāo)準(zhǔn)試塊上選定5個(gè)點(diǎn)依次打顯微硬度。

d：是所測(cè)對(duì)角線的平均值μm；

ds：是標(biāo)準(zhǔn)壓痕報(bào)告給出的平均對(duì)角線長(zhǎng)度μm。

自動(dòng)測(cè)試程序的最大誤差大于手動(dòng)測(cè)試，手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試的重復(fù)性和最大誤差均符合相關(guān)資料要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

顯微硬度試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)量程序硬度曲線測(cè)定可用于保護(hù)氣氛熱處理材料表面顯微組織的測(cè)定以及生產(chǎn)過(guò)程控制化學(xué)熱處理的滲碳層、滲氮層，金屬擴(kuò)散層以及鍍層等。顯微硬度試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)量程序平均硬度值測(cè)定可用于組織均勻性測(cè)定，質(zhì)量問(wèn)題分析和失效零部件硬度分析等。顯微硬度自動(dòng)測(cè)量程序和手動(dòng)測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性均滿足相關(guān)資料要求，尤其是在硬度曲線測(cè)定時(shí)自動(dòng)測(cè)量程序可以準(zhǔn)確定位、快速測(cè)量，效率高于手動(dòng)測(cè)量，推薦采用自動(dòng)測(cè)量程序。根據(jù)金相檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)測(cè)試程序?qū)υ嚇又苽湟髧?yán)格，必須嚴(yán)格控制加工硬化層及表面劃痕等制樣缺陷，以避免在自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中程序識(shí)別不清無(wú)法測(cè)定。

篇3

光度學(xué)量

光通量這個(gè)物理量是用來(lái)說(shuō)明在一個(gè)固定的立體角中所具有的全部光功率,在光度學(xué)中光通量常用大寫(xiě)希臘字母Φ來(lái)表示,單位為流明(lumen,簡(jiǎn)記作lm)。與此相關(guān)的另一個(gè)物理量是光強(qiáng),即發(fā)光強(qiáng)度,一般用大寫(xiě)拉丁字母I來(lái)表示,單位為燭光或坎德拉(candle,簡(jiǎn)記作cd),光強(qiáng)是單位立體角內(nèi)的光通量。

我們平常使用最多的光度學(xué)中的物理量是光照度,或簡(jiǎn)稱(chēng)照度,常用大寫(xiě)拉丁字母E來(lái)表示,單位為勒克斯(lux或簡(jiǎn)記作lx);照度是單位面積上通過(guò)的光通量,所以照度與光通量的單位之間的換算為1 lux = 1 lm/m2。光度學(xué)中的亮度常被稱(chēng)為輝度,它是反映一個(gè)被光照射的物體對(duì)光反射的情況,一般用大寫(xiě)拉丁字母L來(lái)表示,單位為尼特(nit,1 nit = 1 cd/m2);對(duì)于投影機(jī)來(lái)說(shuō),這個(gè)物理量的大小取決于投影幕的質(zhì)量和反射光的效率。

圖1反映了上述這些物理量之間的關(guān)系,這是我們進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)的依據(jù)。一個(gè)具有4 cd發(fā)光強(qiáng)度的發(fā)光體在如圖所示的立體角中產(chǎn)生了4 lm的光通量,在距離該發(fā)光體1 m遠(yuǎn)的地方,并恰好充滿在這個(gè)立體角中有一個(gè)1 m2的平面S1,則在S1上面產(chǎn)生的照度就應(yīng)該是4 lux。在距離該發(fā)光體2 m遠(yuǎn),并也充滿該立體角的平面S2的面積顯然應(yīng)該為4 m2,在S2上面產(chǎn)生的照度就是1 lux。所以,當(dāng)投影幕越大,且離投影機(jī)越遠(yuǎn)時(shí),它上面的照度就越低。而我們則可以根據(jù)在投影幕處測(cè)量的照度值,用它乘以投影幕的面積,就能夠計(jì)算出該投影機(jī)光通量的流明數(shù)。

測(cè)量方法

在普通多媒體教室中測(cè)量投影機(jī)的實(shí)際光通量(即廠商說(shuō)的投影機(jī)“亮度”)可采用下面的方法,測(cè)量時(shí)需要使用光照度計(jì)。第一步,打開(kāi)投影機(jī)并預(yù)熱5分鐘以上;第二步,在投影幕上投出如圖2所示的純黑白圖像(使用Word或PowerPoint都可以);第三步,用照度計(jì)在圖像中白(實(shí)際為亮)的部分測(cè)出照度值Ew(單位:lux),在圖像中黑(實(shí)際為暗)的部分測(cè)出照度值Eb(單位:lux);第四步,根據(jù)投影幕的尺寸計(jì)算出其面積S(單位:m2,參考表1);第五步,利用關(guān)系式Φ= (Ew-Eb)×S計(jì)算出的數(shù)值Φ(單位:lm),即該投影機(jī)實(shí)際能夠產(chǎn)生的光通量,也就是投影機(jī)廠商所說(shuō)的“亮度”的實(shí)際值。

如果在測(cè)量時(shí)是將圖像投影在普通的白色墻壁上,則可用關(guān)系式Φ= (Ew-Eb)×L×W來(lái)計(jì)算;其中L和W分別為投影面積的長(zhǎng)度和寬度,單位是m(米)。例如:測(cè)得Ew= 3 600 lux,Eb= 600 lux,L = 1.2 m,W = 0.9 m;則Φ= (3 600 lux - 600 lux) × 1.2 m × 0.9 m = 3 240 lm(流明)。

測(cè)量原理

首先,應(yīng)該認(rèn)為對(duì)投影幕圖像上產(chǎn)生的光照度,除了投影機(jī)的貢獻(xiàn)外還有室內(nèi)燈光和透過(guò)玻璃窗室外日光的共同作用,并且室內(nèi)燈光和室外日光作用在銀幕上的光線是均勻分布的。投影幕上圖像中黑色部分沒(méi)有來(lái)自投影機(jī)的光線,因?yàn)檫@部分光線被投影機(jī)中光學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)部分擋住了,只有室內(nèi)燈光和室外日光的作用。而圖像中白色部分除了室內(nèi)燈光和室外日光的作用外,主要還有來(lái)自投影機(jī)而產(chǎn)生最大照度的那些光線,所以(Ew - Eb)的數(shù)值就成為投影機(jī)在投影幕上產(chǎn)生的最大照度。用這個(gè)照度值乘以投影幕的總面積,就得出了投影機(jī)的實(shí)際光通量(即投影機(jī)的實(shí)際“亮度”)。這是因?yàn)橥队皺C(jī)產(chǎn)生的全部光通量都作用而且僅作用在投影幕上的結(jié)果。

測(cè)量工具

測(cè)量時(shí)可使用市面上有售的數(shù)字式光照度計(jì),例如:(a)深圳產(chǎn)LX-1010B數(shù)字式照度計(jì)(淘寶網(wǎng)上標(biāo)價(jià)僅56元人民幣),(b)臺(tái)灣產(chǎn)TES-1330A數(shù)字式照度計(jì)(市場(chǎng)標(biāo)價(jià)300元人民幣),(c)香港產(chǎn)AR813A數(shù)字式照度計(jì)(市場(chǎng)標(biāo)價(jià)280元人民幣)。

篇4

【關(guān)鍵詞】全站儀;懸高;測(cè)量;檢測(cè)

引言

工程勘測(cè)中,懸高測(cè)量是全站儀應(yīng)用較多的特殊功能之一,全站型電子速測(cè)儀(簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀)集光電測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀和微處理機(jī)于一體,不僅能同時(shí)自動(dòng)測(cè)角、測(cè)距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊測(cè)量功能如對(duì)邊測(cè)量(RDM)、懸高測(cè)量(REM)、三維導(dǎo)線測(cè)量、放樣測(cè)量等,給測(cè)量工作帶來(lái)了極大的方便。

1 測(cè)量原理

懸高測(cè)量:是測(cè)定某些不能達(dá)到的被測(cè)點(diǎn)時(shí),可以先直接瞄準(zhǔn)其下方的投影上的棱鏡,測(cè)量平距,然后瞄準(zhǔn)懸高點(diǎn),測(cè)量出高差。

1.1 傳統(tǒng)懸高測(cè)量原理

利用全站儀進(jìn)行懸高測(cè)量的原理很簡(jiǎn)單。所謂懸高測(cè)量,就是測(cè)定空中某點(diǎn)距離某個(gè)水平面(通常為下面的地面)的高度。首先把反射棱鏡設(shè)立在欲測(cè)目標(biāo)點(diǎn)B的天底B'點(diǎn)(即過(guò)目標(biāo)點(diǎn)B的鉛垂線與地面的交點(diǎn)),輸入反射棱鏡高V;然后照準(zhǔn)反射棱鏡,測(cè)得水平距離D;再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)B,便能實(shí)時(shí)顯示出目標(biāo)點(diǎn)B至地面的高度H。其大小由全站儀自身內(nèi)存的計(jì)算程序計(jì)算而得:式中,D 為全站儀至反射棱鏡的平距;a1和a2分別為反射棱鏡和目標(biāo)點(diǎn)的豎直角。

應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題是,要利用懸高測(cè)量功能測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)的正確高度,必須將反射棱鏡恰好安置在被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的正下方的投影點(diǎn),否則測(cè)出的結(jié)果將是不正確的【1】。假如棱鏡沒(méi)有準(zhǔn)確立在懸高點(diǎn)B正下方的點(diǎn)B'而是立在了地面上的C'點(diǎn),則水平距離為D',而不是D,則測(cè)出的高度為

則C點(diǎn)到其鉛垂線下地面的高度CC'的距離,不等于BB'的正確距離。在實(shí)際工作中測(cè)懸空點(diǎn)的高度時(shí),應(yīng)先投點(diǎn)再進(jìn)行懸高測(cè)量,尤其是目標(biāo)點(diǎn)離地面較高的情況。

1.2 特殊情況的懸高測(cè)量

要想利用懸高測(cè)量功能測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)的正確高度,必須將反射棱鏡恰好安置在被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的投影點(diǎn)上,否則將無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)出結(jié)果。

(1)偏置法

當(dāng)測(cè)量點(diǎn)不能直接放棱鏡或者不能直接照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn),就應(yīng)該通過(guò)設(shè)置偏置值的方法間接的測(cè)量出懸高點(diǎn)投影點(diǎn)坐標(biāo)再根據(jù)懸高測(cè)量原理測(cè)出懸高點(diǎn)的高度,如圖2所示。

在A點(diǎn)架設(shè)儀器,由于不能直接在B點(diǎn)放置棱鏡,所以在C點(diǎn)放置棱鏡,然后在全站儀設(shè)偏值菜單里按要求輸入橫向分量s,垂直分量可以使儀器照準(zhǔn)建筑物底部保持垂直微動(dòng)不變,讓棱鏡與建筑物底部保持在同一水平面上將棱鏡高輸入0使用實(shí)時(shí)測(cè)量后,再將鏡頭轉(zhuǎn)回到建筑物底部,再照準(zhǔn)D點(diǎn),就可以測(cè)量出DB之間的距離。但在使用是應(yīng)注意偏量數(shù)值的正負(fù)號(hào)【2】。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以方便直接的測(cè)算出懸高點(diǎn)的坐標(biāo)其精度主要決定于C點(diǎn)相對(duì)B點(diǎn)分量的精度。在實(shí)際應(yīng)用中如果對(duì)精度要求不高時(shí)使用較方便。

(2)公式法

實(shí)際工作中,如果即在投影處無(wú)法安置反射棱鏡(如懸空線路跨水塘)。又無(wú)法知道測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于投影點(diǎn)的分量時(shí)可以使用公式法,如圖3所示。

欲測(cè)定懸高點(diǎn)的高度,可在遠(yuǎn)離目標(biāo)的A點(diǎn)處安置全站儀,在AC方向線上適當(dāng)位置B點(diǎn)安置反射棱鏡,觀測(cè)A、B兩點(diǎn)間的平距DAB和高差hAB;同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)至塔頂C點(diǎn)的豎直角a1。然后再將反射棱鏡立于塔基D點(diǎn),測(cè)定A、D兩點(diǎn)間的高差hAD。接著將儀器安置于B點(diǎn),觀測(cè)至塔頂C的豎直角 ,即可求得目標(biāo)高度H= H1+H2。

2 懸高測(cè)量實(shí)際經(jīng)常遇到的情況及解決措施

實(shí)際的測(cè)量工作中,經(jīng)常會(huì)遇到已知高程點(diǎn)和懸高點(diǎn)不通視;懸高點(diǎn)的鉛垂投影點(diǎn)無(wú)法設(shè)置棱鏡,可能鉛垂投影點(diǎn)投影在水中或者無(wú)法直接觀測(cè)到懸高點(diǎn)的鉛垂投影點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到以下情況:

2.1 在已知點(diǎn)無(wú)法設(shè)置測(cè)站,但棱鏡可以置于懸高點(diǎn)在地面的鉛垂投影點(diǎn)(即天底點(diǎn))處【3】。

針對(duì)第一種情況,如下圖,測(cè)量懸高點(diǎn)的高程和懸高方法已知c點(diǎn)的高程,同時(shí)要測(cè)量懸高點(diǎn)E的懸高和高程。由于c, 兩點(diǎn)不通視,我們無(wú)法把儀器設(shè)置在C點(diǎn)直接觀測(cè)懸高點(diǎn)E,測(cè)出懸高點(diǎn)E的懸高和高程。這種情況,可以將儀器設(shè)置在同時(shí)能夠看到懸高點(diǎn)E和已知高程點(diǎn)c的A點(diǎn),量取c點(diǎn)的棱鏡高 ,觀測(cè) 點(diǎn)到c點(diǎn)的斜距SAC及觀測(cè)c點(diǎn)的棱鏡的豎直角, 點(diǎn)與懸高點(diǎn)E的觀測(cè)方法,參照傳統(tǒng)的懸高測(cè)量原理。即可求出懸高和懸高點(diǎn)E的高程。

2.2 在已知點(diǎn)可以設(shè)置測(cè)站,但棱鏡無(wú)法置于懸高點(diǎn)在地面的鉛垂投影點(diǎn)(即天底點(diǎn))處;

如圖5所示,已知A點(diǎn)的高程,將儀器設(shè)置在點(diǎn)A上,沿鉛垂線改變儀器的高度,并且在不同的高度上觀測(cè)懸高點(diǎn)的豎直角,從而使儀器點(diǎn)B,E和懸高點(diǎn)D在同一鉛垂面內(nèi)構(gòu)成交會(huì)三角形。根據(jù)儀器高度改變的鉛垂距離和觀測(cè)的豎直角可以求得一個(gè)儀器點(diǎn)與懸高點(diǎn)之間的斜距,再由斜距計(jì)算測(cè)站與懸高點(diǎn)的平距;同時(shí),在視線BD的投影線之間選擇一點(diǎn)C,C點(diǎn)最好選在懸高的起算面上(如水面水涯線點(diǎn)、建筑物±O點(diǎn)),設(shè)置棱鏡,量取棱鏡和測(cè)站點(diǎn)A至立標(biāo)點(diǎn)C之間水平距離,照準(zhǔn)棱鏡F測(cè)豎直角,可求得儀器點(diǎn)曰和棱鏡點(diǎn)F之間的高差,由此可計(jì)算出懸高點(diǎn)口的懸高h(yuǎn)和懸高點(diǎn)D的高程。然后保持儀器對(duì)中點(diǎn)A不變,將儀器高度由B點(diǎn)沿鉛垂線升高至E點(diǎn)升高的距離為L(zhǎng),接著再次照準(zhǔn)D點(diǎn)第二次測(cè)得懸高點(diǎn)的豎直角為a2。顯然,A、B、C、D、E和F在同一豎直平面內(nèi),則懸高為:

篇5

關(guān)鍵詞：連通管；橋梁；健康監(jiān)測(cè)；彎曲布置；橋梁撓度

中圖分類(lèi)號(hào)：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的變形，連通管必然要嵌于橋梁結(jié)構(gòu)上；根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的布置特點(diǎn)，布置在橋梁結(jié)構(gòu)上的連通管與遠(yuǎn)離基岸的基準(zhǔn)水箱相連，而基準(zhǔn)水桶與布置在橋頭的連通管存在數(shù)米的高差；當(dāng)外面環(huán)境對(duì)兩者的直線連接存在干擾或者克服連通管與基準(zhǔn)水箱高差時(shí)，連通管就不可避免的存在連續(xù)的彎曲布置。當(dāng)水流流經(jīng)彎頭時(shí)，由于離心慣性力的作用，外壁壓力升高，內(nèi)壁壓力降低;外壁處的流速相應(yīng)地較小，內(nèi)壁處的流速則較大。這樣，靠近外壁產(chǎn)生擴(kuò)散效應(yīng)，內(nèi)壁則產(chǎn)生收斂效應(yīng)。又由于離心慣性力的作用，水流在彎管中力圖向外壁方向流動(dòng)，因此加強(qiáng)了水流對(duì)內(nèi)壁的脫離，在內(nèi)壁附近形成渦流區(qū)，并作三維擴(kuò)散，致使有效斷面減小。此外，由于離心慣性力和邊界層的作用，彎管中還會(huì)產(chǎn)生二次流，與主流相疊加形成螺旋流，并且在很長(zhǎng)的距離上極緩慢地消失。彎管的阻力系數(shù)不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，而且與彎管的幾何參數(shù)(如彎角、曲率半徑、進(jìn)出口面積比等)有關(guān)。彎管本身段的損失僅是損失的一部分，應(yīng)計(jì)入其后變勻段的能量損失。彎管內(nèi)壓力降低在徑向最大，曲率半徑小的彎管尤為突出[1]；當(dāng)壓力變送器布置在彎管紊流的影響范圍內(nèi)，勢(shì)必對(duì)壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度造成影響。因此，開(kāi)展對(duì)壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的彎曲管道紊流影響范圍的研究，避免該因素的影響，對(duì)提高壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度是很有意義的。

1 ANSYS-FLOTRAN彎曲管道紊流分析基本原理

根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)的基本原理[2] ， Boussinesq假設(shè)（鮑辛涅斯克假設(shè)—流體的密度跟壓強(qiáng)和溫度有關(guān)，在低速流動(dòng)中，流體壓強(qiáng)變化不大，主要是由于溫度的變化引起密度變化，因此忽略壓強(qiáng)變化引起的密度變化，只考慮溫度變化引起的密度變化）為：

（1-1）

上式各物理量均為時(shí)均值（為方便起見(jiàn)，此后，除脈動(dòng)值是時(shí)均值外，其他時(shí)均值的符號(hào)均予以略去）。稱(chēng)為紊流粘性系數(shù)，是脈動(dòng)速度所造成的壓力，定義為：

（1-2）

為單位質(zhì)量的紊動(dòng)能，

這樣，在直角坐標(biāo)系下雷諾時(shí)均方程的具體表達(dá)式如下：

（1-3）

上式中、、、為矩陣，其中：

（1-4）

式中，是流體的密度；是包括紊動(dòng)能和離心力的折算壓力，即：，為轉(zhuǎn)動(dòng)任一點(diǎn)角速度，為任一點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的半徑；為等效粘性系數(shù)，等于分子粘性系數(shù)和Boussinesq渦粘性系數(shù)之和，即。

計(jì)算紊流流動(dòng)的關(guān)鍵就在于如何確定，最常用的是雙方程模型。

方程：

（1-5）

方程：

（1-6）

式中，，，上述兩方程中系數(shù)，，，，的取值為=1.44，=1.92，=0.09，=1.0，=1.3。

2彎曲連通管紊流壓力場(chǎng)模型試驗(yàn)

2.1彎曲連通管

橋梁結(jié)構(gòu)受到外界激勵(lì)的形式一般可以分為兩類(lèi)，沖擊激勵(lì)和連續(xù)激勵(lì)。沖擊激勵(lì)可以分解為正階躍和負(fù)階躍過(guò)程，比如橋梁路面不平有障礙物，當(dāng)有重車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)對(duì)梁體產(chǎn)生沖擊，造成梁體突然產(chǎn)生一個(gè)階躍下沉量，車(chē)經(jīng)過(guò)后梁體又恢復(fù)變形。連續(xù)激勵(lì)如風(fēng)載、車(chē)輛正常行駛等對(duì)梁體的激勵(lì)。由于壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連通管嵌于橋梁內(nèi)部，勢(shì)必也會(huì)隨著橋梁振動(dòng)，連通管內(nèi)流體也會(huì)發(fā)生流動(dòng)，由于壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中存在連通管彎曲布置，流體流經(jīng)彎曲管道產(chǎn)生的紊流會(huì)在流體前進(jìn)方向上的很長(zhǎng)的距離上極緩慢地消失。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中壓力變送器布置在此范圍內(nèi)，必然會(huì)對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)量精度產(chǎn)生影響[3,4]。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)一懸臂管道結(jié)構(gòu)，并布置連續(xù)彎曲管道，以初位移激勵(lì)懸臂管道振動(dòng)，以此引起管道內(nèi)液體流動(dòng)，模擬壓力連通管橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的彎曲管道內(nèi)的流體流動(dòng)，并測(cè)量距離下端彎頭0.5m，上端彎頭0.5m，1.0m，1.5m處的壓力變化，試驗(yàn)結(jié)果為彎曲連通管紊流壓力場(chǎng)的有限元模型計(jì)算提供實(shí)測(cè)的進(jìn)口壓力，并通過(guò)對(duì)比各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值，進(jìn)而分析誤差產(chǎn)生來(lái)源。

2.2試驗(yàn)驗(yàn)證

布置如圖2-1試驗(yàn)裝置；試驗(yàn)系統(tǒng)由基準(zhǔn)水桶、連通管、引壓管組成。連通管采用直徑為0.05m的硬質(zhì)塑料管，而在系統(tǒng)的一端連接是的硬質(zhì)塑料桶，為保證液位在試驗(yàn)過(guò)程中不發(fā)生變化，硬質(zhì)塑料桶的內(nèi)徑為0.35m，兩者截面面積的比值為49，可認(rèn)為基準(zhǔn)桶液位在試驗(yàn)過(guò)程中不變化。試驗(yàn)彎管分為上端直線段、兩彎曲段、過(guò)渡段和下端直線段三部分,下端直線段長(zhǎng)度取為；中間過(guò)渡段長(zhǎng)度取為由于紊流在彎曲段末端仍有較大的橫比降,在上端直線段持續(xù)較長(zhǎng)的距離才能完全消失,為保證出口是充分發(fā)展的紊流,取上端直線段。為了模擬橋梁的振動(dòng)狀態(tài)，試驗(yàn)系統(tǒng)采用了懸臂的硬質(zhì)塑料管，并在初值位移的激勵(lì)下產(chǎn)生間諧運(yùn)動(dòng)。

圖2-1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意及布置圖

Fig.2-1 The system layout schematic

試驗(yàn)方法：以初位移（3cm）激勵(lì)懸臂梁懸臂端振動(dòng)，采用羅斯蒙特3051CD型差壓變送器作為試驗(yàn)的測(cè)量?jī)x器，設(shè)置量程為0-0.12KPa，精度為0.284%，誤差為0.341Pa。壓力變送器分別測(cè)量1#（距離下端彎頭0.5m）、2#（距離上端彎頭0.5m）、3#（距離上端彎頭1.0m）、4#（距離上端彎頭1.5m）測(cè)點(diǎn)；為保證每個(gè)工況之間不產(chǎn)生相互影響，故在每個(gè)工況完成10min后再進(jìn)行下一工況。

試驗(yàn)結(jié)果如圖2-2~2-5：

圖2-2 1#測(cè)點(diǎn)壓力時(shí)程曲線圖2-3 2#測(cè)點(diǎn)壓力時(shí)程曲線

Fig 2-2 The pressure variation of 1# measuring point Fig 2-3 The pressure variation of 2# measuring point

圖2-4 3#測(cè)點(diǎn)壓力時(shí)程曲線 圖2-5 4#測(cè)點(diǎn)壓力時(shí)程曲線

Fig 2-4 The pressure variation of 3# measuring pointFig 2-5 The pressure variation of 4# measuring point

距離上端彎頭分別為0.5m（2#）、1.0m(3#)、1.5m(4#)壓力測(cè)點(diǎn)的壓力變化最大值分別為1.675Pa、0.575Pa、-0.06Pa，如下圖2-6所示。

表2-1 實(shí)測(cè)最大壓力變化

Table 2-1 The measured maximum pressure change

圖2-6 各測(cè)點(diǎn)壓力變化最大值

Figure 2-6 The maximum pressure change

由上圖可以看出，2#測(cè)點(diǎn)到4#測(cè)點(diǎn)由于流體流經(jīng)彎曲圓管的壓力變化最大值衰減明顯，4#測(cè)點(diǎn)壓力變化最大值為-0.06Pa，可認(rèn)為4#測(cè)點(diǎn)不受由于彎曲圓管引起的紊流對(duì)壓力測(cè)量的影響。

3計(jì)算模型驗(yàn)證

模型的基本參數(shù)：連續(xù)900 彎管圓形截面的直徑為0.05cm,上端彎曲段內(nèi)側(cè)壁面的曲率半徑為,外側(cè)壁面的曲率半徑為,則彎管的半徑比為,其中是曲率的平均半徑。計(jì)算區(qū)域內(nèi)彎管分為上端直線段、兩彎曲段、過(guò)渡段和下端直線段三部分,下端直線段長(zhǎng)度取為；中間過(guò)渡段長(zhǎng)度取為，為保證出口是充分發(fā)展的紊流,取上端直線段。對(duì)上述計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,彎曲段劃分細(xì)密一些,直線段劃分稀疏一些;劃分計(jì)算網(wǎng)格約1126個(gè),計(jì)算節(jié)點(diǎn)約1247個(gè)，有限元模型見(jiàn)圖3-1。

圖3-1 網(wǎng)格劃分

Fig3-1 Meshing

選用FLUID141單元作二維分析。分析時(shí)假定進(jìn)口壓力均勻，模型采用1#壓力測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)壓力值為模型的進(jìn)口壓力，為。在所有壁面上施加無(wú)滑移邊界條件（即所有速度分量都為零）；假定流體不可壓縮，并且其性質(zhì)為恒值。此情況下，壓力就可只考慮相對(duì)值，故在出口處施加的壓力邊界條件是相對(duì)壓力為零。

流體的介質(zhì)為水，密度為，運(yùn)動(dòng)粘度；迭代次數(shù)為300次。

圖3-2 彎曲管道壓力分布圖

Fig3-2 Pressure distribution of the curved pipe

由上圖分析結(jié)果可得，流體流經(jīng)彎曲圓管后1.382m處的壓力變化為0.354Pa，可認(rèn)為該點(diǎn)處由于流體流經(jīng)彎曲圓管引起的壓力不發(fā)生改變。

4 結(jié)論

本文主要探討了由于流體流經(jīng)彎曲管道產(chǎn)生的壓力分布不均對(duì)液壓連通管測(cè)量精度的影響：

（1）闡述了有限元分析軟件ANSYS-FLOTRAN紊流分析的基本原理。

（2）建立了流體流經(jīng)連續(xù)彎曲圓管引起的壓力分布不均的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，分別測(cè)量距離下端彎頭0.5m、上端彎頭0.5m、1.0m、1.5m的壓力變化，結(jié)果分別為1.675Pa、0.575Pa、-0.06Pa。

（3）以距離下端彎頭0.5m的實(shí)測(cè)壓力變化最大值10.675Pa為有限元模型的進(jìn)口壓力，建立了ANSYS-FLOTRAN有限元模型，對(duì)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比，并通過(guò)對(duì)有限元模型進(jìn)行分析，得出壓力變化的影響范圍為距上端彎頭1.382m，因此，在系統(tǒng)壓力變送器的實(shí)際布置中，應(yīng)避免該因素對(duì)壓力場(chǎng)橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)精度的影響。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)確度測(cè)量不確定度最大允許誤差

作為計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)，日常在對(duì)測(cè)量?jī)x器的檢定、校準(zhǔn)過(guò)程中，我們常常遇到“準(zhǔn)確度”與“不確定度”的表述和應(yīng)用，以及對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)定的要求。因此，作為一名計(jì)量檢定員在從事測(cè)量?jī)x器的檢定、校準(zhǔn)過(guò)程中，正確理解“準(zhǔn)確度”與“不確定度”的區(qū)別和兩者之間的相互關(guān)系，是保證測(cè)量?jī)x器檢定、校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基本要求，否則就會(huì)直接影響到檢定、校準(zhǔn)結(jié)果的可靠程度和量值溯源的準(zhǔn)確可靠。本文結(jié)合學(xué)習(xí)測(cè)量不確定度和準(zhǔn)確度有關(guān)知識(shí)和日常檢定、校準(zhǔn)工作的實(shí)踐，談?wù)剛€(gè)人對(duì)“準(zhǔn)確度”與“測(cè)量不確定度”的區(qū)別和應(yīng)用的一點(diǎn)體會(huì)。

一、“準(zhǔn)確度”的概念和應(yīng)用

首先，準(zhǔn)確度有測(cè)量準(zhǔn)確度與測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度?！皽y(cè)量準(zhǔn)確度”其概念是：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之間的一致程度。而“測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度”則是測(cè)量?jī)x器給出接近于真值的響應(yīng)能力。

可以看出,準(zhǔn)確度主要是以真值為中心,即接近真值的“一致程度”或“響應(yīng)能力”。由于測(cè)量結(jié)果的真值是不知道的,是一個(gè)理想概念,所以不能定量的確定準(zhǔn)確度的值。 因此，準(zhǔn)確度是一個(gè)定性的概念,可以用準(zhǔn)確度高、低來(lái)定性地表示。

測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度是構(gòu)成測(cè)量準(zhǔn)確度的組成部分, 測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的程度不僅與測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度有關(guān), 也取決于測(cè)量環(huán)境、人員、方法等因素。測(cè)量?jī)x器檢定、校準(zhǔn)的目的是保證其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠, 必須依據(jù)其測(cè)量準(zhǔn)確度判定。需要注意的是, 測(cè)量準(zhǔn)確度是針對(duì)測(cè)量結(jié)果來(lái)講的,而測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度是針對(duì)測(cè)量?jī)x器性能來(lái)講的。一些測(cè)量?jī)x器說(shuō)明書(shū)的技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定的準(zhǔn)確度,實(shí)際上往往是該儀器的最大允許誤差或測(cè)量不確定度，因此通常在實(shí)際應(yīng)用中，常常又以“測(cè)量不確定度”、“準(zhǔn)確度等級(jí)”或“最大允許誤差”等來(lái)定量表達(dá)。

其中“準(zhǔn)確度等級(jí)”的概念是：“符合一定的計(jì)量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以?xún)?nèi)的測(cè)量?jī)x器的等別、級(jí)別”。它也是測(cè)量?jī)x器最具概括性的特征，綜合反映著測(cè)量?jī)x器基本誤差和附加誤差的極限值以及其他影響測(cè)量準(zhǔn)確度的特性值(如穩(wěn)定度)。準(zhǔn)確度等級(jí)通常按約定注以數(shù)字或符號(hào)，并稱(chēng)為等級(jí)指標(biāo)。

“最大允許誤差”的概念是：“對(duì)給定測(cè)量?jī)x器，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值”。有時(shí)也稱(chēng)為“測(cè)量?jī)x器的允許誤差限”通常是用：最大允許誤差±0.5或±1%來(lái)表達(dá)。測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度“級(jí)”, 就是根據(jù)其最大允許誤差來(lái)劃分的。即在計(jì)量檢定、校準(zhǔn)中最大示值誤差不得超過(guò)測(cè)量?jī)x器技術(shù)規(guī)范、規(guī)程中等所給定測(cè)量?jī)x器所允許的誤差極限值, 即最大允許誤差, 否則該測(cè)量?jī)x表就不合格。例如：標(biāo)稱(chēng)值為1MW的電阻，注明允許誤差限為±1%，則該電阻的允許誤差上限為10k W ，下限為-10k W。 “等”則是根據(jù)測(cè)量不確定度來(lái)確定的，表明實(shí)際測(cè)量結(jié)果值的擴(kuò)展不確定度的檔次。如：一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)，二等量塊等。

通過(guò)上述“準(zhǔn)確度”的概念的認(rèn)識(shí)，我們?cè)趯?duì)測(cè)量?jī)x器的檢定、校準(zhǔn)活動(dòng)中, 不能說(shuō)“某測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度為:±0.1%” 只能說(shuō)“該測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度等級(jí)為0.1級(jí)或準(zhǔn)確度高、低”等

二、“測(cè)量不確定度” 的概念和應(yīng)用

“測(cè)量不確定度” 按照“測(cè)量不確定度評(píng)定與表示”(JJF1059-1999)其定義是：“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。根據(jù)其定義我們可以理解為：所謂測(cè)量不確定度是對(duì)表征被“被測(cè)量之值”所處量值范圍的一種評(píng)定。這里的“被測(cè)量之值”可以理解為相對(duì)于“真值”分散程度的一種評(píng)定。結(jié)合JJF1001-1998中對(duì)“測(cè)量結(jié)果”的定義為:“由測(cè)量所得到的賦予被測(cè)量的值”，將兩者進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)這里的“被測(cè)量之值”似乎應(yīng)該可以理解為“測(cè)量結(jié)果”，但它與我們通過(guò)測(cè)量所得到的“測(cè)量結(jié)果”還是有差別的。

在日常檢定校準(zhǔn)中，我們?cè)趯?duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，最后給出通常是一個(gè)測(cè)量結(jié)果，它是被測(cè)量的最佳估計(jì)值(可能是單次測(cè)量的結(jié)果，也可能是重復(fù)性條件下多次測(cè)量的平均值)。而這里“被測(cè)量之值”應(yīng)理解為許多個(gè)測(cè)量結(jié)果，其中不僅包括通過(guò)測(cè)量得到的測(cè)量結(jié)果，還應(yīng)包括測(cè)量中沒(méi)有得到但又是可能出現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果。例如，游標(biāo)卡尺對(duì)某一試樣的尺寸重復(fù)測(cè)量10次，則該10個(gè)讀數(shù)的平均值就是測(cè)量結(jié)果，還可以由它們得到測(cè)量結(jié)果的分散性。但“被測(cè)量之值”的分散性就不同了，它除了包括測(cè)量結(jié)果的分散性外，還應(yīng)包括在受控范圍內(nèi)改變測(cè)量條件(例如溫度)所可能得到的測(cè)量結(jié)果，當(dāng)試樣的示值誤差在最大允許誤差范圍內(nèi)變化時(shí)所可能得到的測(cè)量結(jié)果，以及所有系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。由于后者不可能在“測(cè)量結(jié)果的分散性”中出現(xiàn)，因此“被測(cè)量之值的分散性”應(yīng)比“測(cè)量結(jié)果的分散性”大，也包含更多的內(nèi)容。

根據(jù)定義，測(cè)量不確定度表示被測(cè)量之值的分散性，因此不確定度表示一個(gè)區(qū)間，即被測(cè)量之值可能的分布區(qū)間。這是測(cè)量不確定度和測(cè)量誤差的最根本的區(qū)別，測(cè)量誤差是一個(gè)測(cè)量結(jié)果與“真值”的差值，而測(cè)量不確定度是一個(gè)區(qū)間。在數(shù)軸上，誤差表示為一個(gè)“點(diǎn)”，而測(cè)量不確定度則表示為一個(gè)“區(qū)間”。

測(cè)量不確定度是指測(cè)量結(jié)果變化的范圍, 即用于表示測(cè)量結(jié)果中,合理賦予的、被測(cè)量值的一個(gè)分散性量值范圍，是對(duì)測(cè)量結(jié)果的不可信程度或?qū)y(cè)量結(jié)果有效性的懷疑程度。測(cè)量結(jié)果的可用程度或其使用價(jià)值在很大程度上取決于其不確定度的大、小。測(cè)量不確定度是與給定條件下所得的測(cè)量結(jié)果密切相關(guān)的, 因此,應(yīng)指明該測(cè)量條件,也可以泛指常用測(cè)量條件下,所得的測(cè)量結(jié)果的不確定度。即不確定度是對(duì)測(cè)量結(jié)果而言的,測(cè)量?jī)x器本身沒(méi)有不確定度,儀器的測(cè)量不確定度是該儀器復(fù)現(xiàn)量值的測(cè)量不確定度。測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差不是測(cè)量不確定度,但可以作為測(cè)量不確定度評(píng)定的分量之一。（注：測(cè)量不確定度的評(píng)定過(guò)程，本文略）

綜上所述，準(zhǔn)確度是一個(gè)定性的概念, 只能對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度表達(dá)為“高”或“低”,若需要用值來(lái)定量表示時(shí)，還應(yīng)該掌握測(cè)量不確定度的評(píng)定方法和表述。例如, 甲測(cè)量?jī)x器測(cè)量準(zhǔn)確度低, 擴(kuò)展不確定度為U=0.6，k=2；乙測(cè)量?jī)x器測(cè)量準(zhǔn)確度高, 其擴(kuò)展不確定度為U=0.2，k=2。 因此，“準(zhǔn)確度與測(cè)量確定度”兩個(gè)截然不同概念,不能相互混淆、以免造成檢定、校準(zhǔn)工作的失誤。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】聲波測(cè)溫系統(tǒng)；爐膛煙氣溫度；多接收器；發(fā)射器ASG；接收器ASR

浙江某電廠二期擴(kuò)建工程2×1000MW超超臨界機(jī)組，鍋爐型號(hào)為：SG3091/27.56-M54X，引進(jìn)的是Alstom-Power公司Boiler Gmbh的技術(shù)，超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐、一次再熱、單爐膛單切圓燃燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式布置?；鹆Πl(fā)電廠測(cè)量爐膛溫度（場(chǎng)），是提高生產(chǎn)率和降低成本的關(guān)鍵問(wèn)題，是工業(yè)窯爐爐膛內(nèi)分布溫度的監(jiān)控手段和判別的依據(jù)。 PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)因?yàn)槠浒踩€(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的認(rèn)可，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛[1]。此測(cè)量系統(tǒng)在此電廠二期擴(kuò)建工程#6鍋爐也進(jìn)行了首次應(yīng)用。

1、爐膛溫度（場(chǎng)）測(cè)量的重要性

（1）通過(guò)測(cè)量及時(shí)阻斷局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，并可以有效的降低NOX的生成，減少有害氣體的排放。同時(shí)，對(duì)于安裝有脫硝裝置的鍋爐，則可以有效降低運(yùn)行資金的投入和維修成本[2]。（2）提高鍋爐的工作效率，提高生成效率。并可以有效的避免因局部過(guò)熱而發(fā)生流渣現(xiàn)象。（3）可以有效的避免安裝有汽包鍋爐發(fā)生重大事故（主要是由于不均等燃燒導(dǎo)致的汽包水位兩側(cè)發(fā)生偏差）。（4）改善爐水循環(huán)并提高運(yùn)行效率。（5）防止對(duì)鍋爐設(shè)備的損害，尤其是在啟動(dòng)的最初因溫度升高過(guò)快而導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)龎奶幱跓o(wú)蒸汽流過(guò)的再熱器管。（6）可以有效的阻止不均衡燃燒現(xiàn)象的出現(xiàn)，及時(shí)阻止因溫差導(dǎo)致的一側(cè)水冷壁磨損、結(jié)焦。

2、爐膛溫度測(cè)量裝置存在的問(wèn)題

該電廠一期工程為四臺(tái)60萬(wàn)亞臨界燃煤火電機(jī)組，現(xiàn)場(chǎng)安裝的是屬于接觸式的煙溫探針，存在的明顯缺點(diǎn)一是探針深入爐膛很長(zhǎng)，笨重、易變形卡澀，故障率高。二是探針受耐溫限制，一般的裝置只能僅在鍋爐啟動(dòng)時(shí)伸入爐膛測(cè)量出口煙氣溫度，當(dāng)煙溫達(dá)到一定值時(shí)，必須馬上退出爐膛，因此，其允許使用溫度范圍和作用也有限。為了解決上述問(wèn)題，二期首次采用了技術(shù)先進(jìn)的聲波測(cè)溫測(cè)溫系統(tǒng)。

3、PyroMetrix聲波測(cè)溫技術(shù)的基本原理

美國(guó)和日本專(zhuān)家就聲波測(cè)量爐膛煙氣溫度的研究表明聲波測(cè)量的原理是基于聲音的傳播速度直接隨介質(zhì)溫度而變化。

4、聲波測(cè)溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。（2）具有較強(qiáng)的實(shí)用性和適用性，測(cè)量的靈敏度高。（3）具有很強(qiáng)的測(cè)量靈活性，除了可以測(cè)量平均溫度外，還可以確定爐膛溫度場(chǎng)的分布。（4）測(cè)量的結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定、精準(zhǔn)度高，受到極少因素的極小影響。（5）使用范圍廣。

5、PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)介紹

PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)主要有下列核心技術(shù)：（1）精密小型接收器（ASR）。接收器只需在水冷壁管間的鰭片上開(kāi)￠12.7mm小孔就可以監(jiān)聽(tīng)發(fā)生器發(fā)來(lái)的聲波，安裝方便。（2）多接收器處理技術(shù)。一個(gè)聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波可以有多個(gè)接收器同時(shí)監(jiān)聽(tīng)。（3）高強(qiáng)度、前沿剛勁的聲波發(fā)生器（ASG）。Enertechnix公司開(kāi)發(fā)的氣動(dòng)聲波發(fā)生器能發(fā)出高強(qiáng)度（>170dB）的聲波，測(cè)量距離達(dá)30米，聲波前沿剛勁陡峭（

6、PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)配置

PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)配置是根據(jù)1000MW超超臨界塔式鍋爐爐膛布置和沿爐膛高度煙氣溫度分布情況來(lái)進(jìn)行綜合考慮而配置的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)使用了單爐膛雙層測(cè)溫系統(tǒng)。在6號(hào)鍋爐水冷壁標(biāo)高67m層以及51m層安裝了兩套超聲波測(cè)溫儀。超聲波測(cè)溫儀發(fā)生器前后墻布置。

為測(cè)量爐膛出口煙氣溫度分布，在屏底1-2米間布置第一層測(cè)溫儀，這樣可以啟動(dòng)時(shí)，防止升溫太快和沖轉(zhuǎn)前溫度太高而燒壞再熱器；正常運(yùn)行時(shí)，防止溫度太高，屏過(guò)等受熱面結(jié)焦，同時(shí)防止火焰偏斜帶來(lái)的一系列危害，控制適當(dāng)?shù)幕鹧娓叨群蜏p溫噴水量。第二層布置在第五層爐膛燃燒最高溫區(qū)的燃燒器至下排過(guò)燃風(fēng)口間適當(dāng)高度上。此處溫度大約在1400℃-1500℃間，飛灰處于熔化狀態(tài)，也是NOX最容易生成的地區(qū)（煙溫達(dá)到1482℃以上時(shí)，NOX生成量將以指數(shù)級(jí)快速增加）。這樣可以監(jiān)視防止火焰偏斜，防止局部過(guò)熱，防止水冷壁結(jié)焦，減少NOX生成。

7、PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)與DCS的接口

PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)與DCS的接口包括兩種形式：4—20mA硬接線接口和MODBUS/TCP標(biāo)準(zhǔn)通信接口。MODBUS/TCP標(biāo)準(zhǔn)通信接口可以與目前國(guó)內(nèi)外幾乎所有DCS系統(tǒng)進(jìn)行通訊。本現(xiàn)場(chǎng)DCS采用的是西門(mén)子T3000系統(tǒng)，與聲波測(cè)溫系統(tǒng)采用第一種方式連接。

8、PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)就地電源與氣源配置要求

本現(xiàn)場(chǎng)采用220V交流電源，氣源是儀用壓縮空氣，滿足廠家氣源5.5—5.9bar無(wú)油無(wú)水電廠儀用氣源，最低壓力不低于5bar的要求。

9、PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)安裝要求

（1）在水冷壁上開(kāi)孔時(shí)，應(yīng)避免割傷水冷壁。（2）為避免連接處漏氣，管路連接采用螺紋連接，在連接處加裝生塑帶。（3）為避免信號(hào)干擾，模擬信號(hào)和直流電源屏蔽電纜要和徹底交流電分開(kāi)。

10、結(jié)論

經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)使用證實(shí)，PyroMetrix聲波測(cè)溫系統(tǒng)可以相對(duì)準(zhǔn)確地測(cè)量爐膛溫度（場(chǎng)）。通過(guò)在鍋爐水冷壁、過(guò)熱器及再熱器系統(tǒng)安裝壁溫測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些系統(tǒng)的溫度，可以準(zhǔn)確地判斷超溫的原因是由于鍋爐燃燒問(wèn)題還是水動(dòng)力問(wèn)題，進(jìn)而更好的調(diào)整鍋爐燃燒策略，系統(tǒng)的控制鍋爐熱偏差、金屬壁溫和蒸汽溫度，保障生產(chǎn)效率。此系統(tǒng)的安全性高、實(shí)際生產(chǎn)能力強(qiáng)，可確保生產(chǎn)的高效安全進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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篇8

[關(guān)鍵詞] 多元化測(cè)度 H指數(shù)法 熵測(cè)度法

要全面而科學(xué)地描述企業(yè)的多元化程度應(yīng)該從三個(gè)維度進(jìn)行衡量：一是企業(yè)所跨行業(yè)的的多少；二是企業(yè)業(yè)務(wù)在各個(gè)行業(yè)中分布的均勻度；三是企業(yè)各個(gè)業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)度。

在學(xué)界，試圖衡量企業(yè)多元化程度與類(lèi)型的方法大致有兩類(lèi):類(lèi)型或戰(zhàn)略度量;基于美國(guó)監(jiān)證會(huì)公布的標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)分類(lèi)碼(Standard Industrial Classification, SIC)的連續(xù)度量法。戰(zhàn)略測(cè)度法雖然提供了對(duì)多元化更加豐富、更加復(fù)雜的描述，但由于考慮因素較多,而且對(duì)企業(yè)做具體分類(lèi)時(shí)，既需要利用定量數(shù)據(jù)，又要作定性分析，這使得其可靠性被質(zhì)疑，而連續(xù)度量法來(lái)源于工業(yè)經(jīng)濟(jì)類(lèi)的文獻(xiàn)，是基于SIC代碼來(lái)度量企業(yè)多元化的一種較為客觀的方法。在現(xiàn)在的研究中，多元化程度一般常用赫芬達(dá)爾指數(shù)(Herfindahl Index)和熵值(Entropy)來(lái)衡量，研究者基于SIC代碼來(lái)確定公司的不同產(chǎn)品、業(yè)務(wù)在公司銷(xiāo)售額中的比重。

McVey(1972)提出用赫芬德?tīng)栔笖?shù)(H指數(shù))來(lái)衡量企業(yè)多元化程度，H指數(shù)是一種反映行業(yè)集中度的指數(shù)，可以用來(lái)反映一個(gè)單一SIC分類(lèi)層面上的不同業(yè)務(wù)單位的相對(duì)重要性。其中，Pi表示i多元化企業(yè)的第 個(gè)業(yè)務(wù)單位在所處行業(yè)所占份額，多元化程度越高，H指數(shù)就越小。

H指數(shù)測(cè)度法能夠反映企業(yè)多元化行業(yè)數(shù)和均勻度，但是它不能滿足對(duì)多元化關(guān)聯(lián)度量化的要求，熵測(cè)度法的出現(xiàn)改進(jìn)了這個(gè)不足。熵測(cè)度法運(yùn)用通過(guò)概率論推導(dǎo)出的多樣性指數(shù) 和基于SIC代碼來(lái)測(cè)度企業(yè)多元化的程度。其中香農(nóng)(Shannon)指數(shù)又叫熵指數(shù)，它來(lái)源于熱力學(xué)中的概念，是系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量。

現(xiàn)有的基于熵指數(shù)的多元化熵測(cè)度模型對(duì)企業(yè)多元化的量化包括對(duì)企業(yè)總體多元化度DT(total diversification)、非相關(guān)多元化度DU(unrelated diversification)和相關(guān)多元化度DR(related diversification)的量化。在判別企業(yè)多元化類(lèi)型時(shí)，多元化熵測(cè)度法使用了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)分類(lèi)碼（SIC）。

先假設(shè)某企業(yè)的經(jīng)營(yíng)跨M個(gè)行業(yè)，其銷(xiāo)售額在各行業(yè)分布的比例為Pi，Pi＞0，，且 。設(shè)企業(yè)經(jīng)營(yíng)跨N個(gè)業(yè)務(wù)(N≥M)，其銷(xiāo)售額在各業(yè)務(wù)比例qj,qj＞0,,且,第i個(gè)行業(yè)內(nèi)的第j個(gè)業(yè)務(wù)占企業(yè)業(yè)務(wù)總量的比例為pji，Ni表示第i個(gè)行業(yè)中業(yè)務(wù)的數(shù)量。

尹義省模型

在該模型中尹義省定義總體多元化度DT、非相關(guān)多元化度DU和相關(guān)多元化度DR的關(guān)系為。

;

;DU≠0

在相關(guān)多元化的定義上，尹義省認(rèn)為相關(guān)多元化是總體多元化和非相關(guān)多元化的商，然而事實(shí)上這種人為的為三者之間設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)關(guān)系的定義方法沒(méi)有從相關(guān)多元化的本質(zhì)上把握問(wèn)題。

Jacquemin-Berry模型

該模型定義相關(guān)多元化是企業(yè)各個(gè)行業(yè)熵的加權(quán)和。

;；

Jacquemin-Berry模型的改進(jìn)之處是包含了業(yè)務(wù)層次的信息，模型試圖從本質(zhì)上說(shuō)明相關(guān)多元化，而考慮了所有可獲得的變量，具有最小的信息丟失，但它仍是從單一層次上去解釋多元化程度。

Raghunathan模型

該模型定義企業(yè)的總體多元化度為“業(yè)務(wù)分布尺度”與“業(yè)務(wù)數(shù)量”的乘積，相關(guān)多元化度和非相關(guān)多元化度也采用了相同的思想。其中，Raghunathan使用“相對(duì)熵”的概念來(lái)定義企業(yè)的“業(yè)務(wù)分布尺度”，“相對(duì)熵”被定義為企業(yè)的熵值與企業(yè)可能的最大熵值的比值。

；

其中， ，代表每個(gè)行業(yè)平均業(yè)務(wù)數(shù)。

Raghunathan模型是迄今為止多元化研究領(lǐng)域提出的第一個(gè)包含行業(yè)和業(yè)務(wù)兩個(gè)層次的測(cè)度方法，從理論上而言其測(cè)度效果應(yīng)該是明顯好于其他模型的。

從前面的理論分析中，我們可以看出，由于H指數(shù)只是反映一個(gè)單一SIC分類(lèi)層面上的行業(yè)集中度，H指數(shù)法只能反映企業(yè)總體的多元化程度，而熵指數(shù)測(cè)度法通過(guò)多樣性指數(shù)和SIC代碼構(gòu)建的熵測(cè)度模型，不止能夠反映企業(yè)的總體多元化程度，還能很好地反映企業(yè)的相關(guān)多元化和不相關(guān)多元化程度，這是H指數(shù)法所不能體現(xiàn)的。在現(xiàn)有的各個(gè)熵指數(shù)測(cè)度模型中，Raghunathan模型在理論上就有優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)際數(shù)據(jù)處理結(jié)果也不錯(cuò)。

在我國(guó)現(xiàn)有的有關(guān)多元化測(cè)度的文章中，多數(shù)人采用H指數(shù)法或直接用多樣化指數(shù)來(lái)測(cè)度企業(yè)多元化程度，這都是從總體多元化上量化，很少有分類(lèi)測(cè)度非相關(guān)和相關(guān)多元化程度的，主要是因?yàn)槲覈?guó)上市公司年報(bào)批露的欠缺，而且采用熵測(cè)度模型工作量也比較大。但是，熵測(cè)度法由于其有效性，在多元化測(cè)度研究中倍受推崇，隨著研究的深入，重點(diǎn)是要發(fā)展更精確的模型和提高模型的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn):

[1]Rumelt, Strategy, structure and economic performance [M], Harvard Business Press, Cambridge, MA, 1974

[2]McVey, J.S.The industrial diversification of multi-establishment manufacturing firms: a developmental study [J].Canadian Statistical Review, 1972. 47, 112～117

[3]Jacquemin, A.P. & Berry, C.H., Entropy measure of diversification and corporate growth [J].Journal of Industrial Economics, 1979, 27, 359～369

篇9

目前國(guó)內(nèi)的燃煤發(fā)電廠一般采用濕式石灰石-石膏法脫硫，吸收塔漿液的密度對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和脫硫效率有重要的影響，必須對(duì)漿液密度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。脫硫過(guò)程中石灰石漿液與煙氣接觸后的漿液中含有：有硫酸根、亞硫酸根、氯離子、氟離子，另外含有石膏結(jié)晶，對(duì)測(cè)量漿液密度的儀表產(chǎn)生腐蝕。 

1 概述 

我廠2臺(tái)300MW的循環(huán)流化床燃煤機(jī)組的脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，其吸收塔有3臺(tái)循環(huán)泵、攪拌系統(tǒng)采用脈沖懸浮攪拌方式，配置兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)。吸收塔漿液密度的測(cè)量使用科氏力密度計(jì)。在脈沖泵的出口母管旁引出1根支管，支管最后回到吸收塔。支管的水平段有4米長(zhǎng)，科氏力密度計(jì)水平安裝這條支管上。在機(jī)組投產(chǎn)1年內(nèi)，科氏力密度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度較高，慢慢地出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)測(cè)量部件出現(xiàn)磨損。 

2 測(cè)量漿液密度的方法分析 

目前對(duì)于吸收塔石膏漿液密度的測(cè)量基本上有三種方法：一是放射性密度計(jì)，安裝方便，維護(hù)量小，但是，放射性密度計(jì)的缺點(diǎn)是測(cè)量信號(hào)與濃度不呈線性、管道內(nèi)壁結(jié)垢及磨損將引起測(cè)量誤差，另外，對(duì)放射性?xún)x表的管理要求嚴(yán)格，要定期測(cè)試周?chē)妮椛湫浴⒂袉?wèn)題要請(qǐng)專(zhuān)人來(lái)處理。二是采用科氏力密度計(jì)，測(cè)量精度高，由于該種形式的密度計(jì)對(duì)流量要求高，但實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)由于流速高，磨損非常大；同時(shí)由于使用過(guò)程中逐步磨損，測(cè)量的零點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)飄移，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)和備品備件頻繁損壞的現(xiàn)象，需要不斷的進(jìn)行校驗(yàn)和更換新的備品、維護(hù)成本極高。三是采用差壓法密度測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是安裝調(diào)試容易，耐磨耐腐蝕，成本較低。存在以下問(wèn)題： 

（1）代表性差，所測(cè)密度只是吸收塔內(nèi)有限范圍內(nèi)； 

（2）測(cè)量誤差大。攪拌器或脈沖泵和氧化風(fēng)量等的干擾，引起兩個(gè)壓力測(cè)量值波動(dòng)大，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，采用濾波的方法來(lái)消除壓力變送器的輸出值的波動(dòng)，測(cè)量出的密度值的準(zhǔn)確度還是偏低。 

3 靜壓式密度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì) 

為了減少石膏漿液對(duì)測(cè)量裝置的磨損，考慮利用吸收塔漿液自重產(chǎn)生的壓力將漿液引到塔外的測(cè)量筒里，然后用毛細(xì)管壓力變送器測(cè)出測(cè)量筒里的漿液產(chǎn)生的壓力。根據(jù)公式ρ=P/gh，只要把h固定，通過(guò)測(cè)量漿液產(chǎn)生的靜壓力P，就可以算出漿液的密度。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為采用靜壓式密度測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量會(huì)有較好的效果。 

設(shè)計(jì)的方案是： 

（1）將吸收塔內(nèi)的漿液引到一個(gè)測(cè)量筒，再用壓力變送器在測(cè)量筒的底部測(cè)量整個(gè)測(cè)量筒里漿液產(chǎn)生的靜壓力。 

（2）增加一套自動(dòng)沖水裝置，因?yàn)闈{液在測(cè)量筒里容易引起堵塞。 

（3）使用氣液分離器來(lái)消除漿液里的氣泡。由于脫硫吸收塔內(nèi)的漿液在循環(huán)泵、脈沖泵或攪拌器、氧化風(fēng)機(jī)、吸收塔上部霧化區(qū)落下的漿液的影響，使得漿液有氣泡、波動(dòng)大。在使用靜壓式測(cè)量要考慮消除漿液的氣泡和波動(dòng)。用氣液分離器可以減少進(jìn)入測(cè)量筒中漿液的氣泡，用緩沖管可以減輕脈沖泵或攪拌器對(duì)漿液產(chǎn)生的波動(dòng)，提高毛細(xì)管壓力變送器測(cè)量的準(zhǔn)確性。 

根據(jù)設(shè)計(jì)方案做出的靜壓式密度測(cè)量裝置如圖1所示。 

該裝置包括手動(dòng)隔離門(mén)、入口電動(dòng)門(mén)、沖洗電動(dòng)門(mén)、測(cè)量筒、毛細(xì)管壓力變送器、氣液分離器、漿液入口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)、漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)。 

實(shí)際的施工方案：在脫硫吸收塔1米高的塔壁上開(kāi)孔，安裝斜向連接管，按圖1所示，斜向連接管上連接設(shè)置吸收塔入口隔離門(mén)，連接斜向連接管的水平管段上安裝漿液入口電動(dòng)門(mén)，入口電動(dòng)門(mén)后安裝入口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)，入口電動(dòng)門(mén)和入口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)之間的管道上垂直方向連接的管道上沖洗電動(dòng)門(mén)，入口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)后的管道連接小氣液分離器，小氣液分離器上、下連接緩沖管，上面的緩沖管接入測(cè)量筒上部的大氣液分離器，下面的緩沖管連接在一個(gè)三通接頭上，三通接頭的一端連接測(cè)量筒，另一端連接漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)；測(cè)量筒上的氣液分離器的開(kāi)孔，安裝排氣管，排氣管另一端通到集水坑；大氣液分離器的側(cè)面通溢流管，溢流管的另一端與出口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)出口的管道的三通接頭連起來(lái)，三通接頭的另一端通到集水坑；測(cè)量筒的下端安裝毛細(xì)管壓力變送器。 

從吸收塔內(nèi)排出的漿液可自流至集水坑，當(dāng)集水坑內(nèi)漿液液位達(dá)到一定高度時(shí)，再通過(guò)電泵輸送轉(zhuǎn)移回吸收塔，避免了漿液外排造成的污染。 

在脈沖泵或攪拌器工作時(shí)，漿液會(huì)產(chǎn)生氣泡，還有利用工藝水沖洗密度測(cè)量裝置時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氣泡，氣泡對(duì)壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性有影響。氣液分離器的作用是減少進(jìn)入測(cè)量筒中漿液的氣泡。先用小氣液分離器將進(jìn)入測(cè)量筒的漿液的氣泡分離出來(lái)，氣泡進(jìn)入大氣液分離器，最后通過(guò)排氣管排走。 

4 定期沖洗程序的設(shè)計(jì) 

由于漿液在測(cè)量裝置里會(huì)引起堵塞，所以要定期沖洗。通過(guò)在DCS系統(tǒng)上設(shè)置的自動(dòng)沖洗程序，每1個(gè)小時(shí)沖洗一次，每次1分鐘。沖洗過(guò)程，先關(guān)閉入口電動(dòng)門(mén)，同時(shí)保持現(xiàn)在漿液密度的測(cè)量值，打開(kāi)沖洗電動(dòng)門(mén)，1分鐘后關(guān)閉沖洗電動(dòng)門(mén)，然后打開(kāi)入口電動(dòng)門(mén)，延時(shí)1分鐘后恢復(fù)漿液密度的測(cè)量值為實(shí)時(shí)值。 

5 修正值的確定 

使用密度測(cè)量裝置時(shí)，利用漿液入口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)和漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)的開(kāi)度，使?jié){液充滿整個(gè)測(cè)量筒，然后從溢流管流出。由于是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整，漿液在大氣液分離器里的液面會(huì)有微小的偏差，那么所測(cè)量的液柱的高度就會(huì)有偏差，所以要進(jìn)行修正。修正值的確定方法如下：在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，要求化學(xué)化驗(yàn)人員每個(gè)小時(shí)從漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門(mén)的排出口取樣一次，共取樣24次，將每次化驗(yàn)出來(lái)的結(jié)果ρ1分別與DCS上對(duì)應(yīng)時(shí)間的結(jié)果ρ2對(duì)比，利用公式Δ=ρ1—ρ2，分別算出24個(gè)Δ，將24個(gè)Δ加起來(lái)和除以24，得出的Δ'就是修正值，實(shí)測(cè)值加上修正值Δ'，就是吸收塔漿液的實(shí)時(shí)密度值。 

6 測(cè)量裝置材料的選用 

在以上的設(shè)計(jì)里，已有針對(duì)性的解決了管路的堵塞，要從材料上加強(qiáng)防腐功能。密度測(cè)量裝置所有管路、測(cè)量筒等使用碳鋼，并經(jīng)過(guò)防腐處理，以減少吸收塔漿液的腐蝕。如果所有材料使用不銹鋼，那就最好，只是制造成本會(huì)提高。 

篇10

【關(guān)鍵詞】GPS水準(zhǔn)；高程擬合；高程異常；正常高

l CPS高程測(cè)量原理

1.1 高程系統(tǒng)

1.1.1 大地高程系統(tǒng)

大地高是以橢球面為基準(zhǔn)的高程，即由地面點(diǎn)沿通過(guò)該點(diǎn)的橢球面法線到橢球面的距離，以H84表示。利用GPS定位技術(shù)，可以直接測(cè)定測(cè)點(diǎn)在WGS―84中的大地高程。大地高是一個(gè)幾何量，不具有物理上的意義；它通過(guò)與水準(zhǔn)測(cè)量資料、重力測(cè)量資料等相結(jié)合，來(lái)確定測(cè)點(diǎn)的正常高，具有重要的意義。

1.1.2 正高系統(tǒng)

由地面點(diǎn)并沿該點(diǎn)的鉛垂線至大地水準(zhǔn)面的距離稱(chēng)為正高，以Hg表示，正高具有重要的物理意義，但不能精確測(cè)定。

1.1.3 正常高系統(tǒng)

正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，通常以H正表示。具有重要的物理意義，并廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，而且可以精密地確定。正常高程系統(tǒng)為我國(guó)通用的高程系統(tǒng)，我國(guó)常用的1956年黃海高程系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，都是正常高系統(tǒng)。大地高與正常高的關(guān)系，其中，s 表示似大地水準(zhǔn)面-橢球面之間的高差，即高程異常。顯然如果知道了各點(diǎn)的高程異常值，則不難由各GPS點(diǎn)的大地高H84求得各GPS點(diǎn)的正常高H正值。如果同時(shí)知道了各點(diǎn)的大地高H84和高程異常s ，則可以求得各點(diǎn)的正常高H正，關(guān)系式為：

H正H84-s或S=H84-H正（1）

由此可見(jiàn)，研究GPS高程的意義有兩方面。一是精確求定GPS點(diǎn)的正常高，一是求定高精度的似大地水準(zhǔn)面。

用GPS和水準(zhǔn)測(cè)量成果確定似大地水準(zhǔn)面的方法為GPS水準(zhǔn)。目前主要有GPS水準(zhǔn)高程（簡(jiǎn)稱(chēng)GPS水準(zhǔn)）、GPS重力高程和GPS三角高程等方法。在實(shí)際運(yùn)用中主要采用GPS水準(zhǔn)高程方法來(lái)確定似大地水準(zhǔn)面。

所謂CPS水準(zhǔn)就是在小區(qū)域的CPS網(wǎng)中，用水準(zhǔn)測(cè)量的方法聯(lián)測(cè)網(wǎng)中若干CPS點(diǎn)的正常高（這些聯(lián)測(cè)點(diǎn)稱(chēng)為公共點(diǎn)），那么根據(jù)各CPS點(diǎn)的大地高就可求得各公共點(diǎn)上的高程異常。然后由公共點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程異常采用數(shù)值擬合計(jì)算方法，擬合出區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面，即可求出各點(diǎn)高程異常值，并由此求出各CPS點(diǎn)的正常高。因此，按CPS所測(cè)定的大地高，當(dāng)已知正常高或正高時(shí)，可以確定高程異常或大地水準(zhǔn)面高；反之，當(dāng)已知高程異?；虼蟮厮疁?zhǔn)面高時(shí)，可以確定正常高或正高。

1.2 確定正常高的CPS高程法――多項(xiàng)式曲面擬合法

國(guó)內(nèi)外CPS水準(zhǔn)主要是采用純幾何的曲面擬合法，即根據(jù)區(qū)域內(nèi)若干公共點(diǎn)上的高程異常值，構(gòu)造某種曲面逼近似大地水準(zhǔn)面，隨著所構(gòu)造的曲面不同，計(jì)算方法也不一樣。其中，主要的方法有：繪等值線法、解析內(nèi)差法（包括曲線內(nèi)差法、樣條函數(shù)法）、曲面擬合法（包括平面擬合法、多項(xiàng)式曲面擬合法、多面函數(shù)擬合法等）。

在實(shí)際運(yùn)用中，主要采用多項(xiàng)式曲面擬合法來(lái)確定似人地水準(zhǔn)面，常用的擬合函數(shù)為二次曲面函數(shù)，其擬高程轉(zhuǎn)換方法的數(shù)學(xué)模型如下：

在一定范圍內(nèi)，若正常重力的變化可以忽略不計(jì)時(shí)，相對(duì)于參考點(diǎn)P0，此區(qū)域高程異常的模型為：

ε=T0+？準(zhǔn)0x0+η0y0+■？準(zhǔn)′0x■■+■η′0y■■+θ′0x0y0+ε

令a1=T1，a1=？準(zhǔn)0，a2=η0，a3=■？準(zhǔn)′0，a4=■η′0，as=θ′0則可表達(dá)為：

ε=a0+a1x0+a2y0+a3x■■+a4y■■+asx0y0+ε（2）

式中a0――參考點(diǎn)的高程異常；

a1，a2――參考點(diǎn)在xy方向的垂線偏差；

a3，a4，as――垂線偏差的變化率；

x0，y0――各點(diǎn)與p0點(diǎn)的坐標(biāo)差。

可見(jiàn)式（2）為一二次曲面模型，當(dāng)職取a0，a1，a2，三項(xiàng)時(shí)，式（2）即變?yōu)槠矫鏀M合模型。在較小范圍內(nèi)，且高異常變化平緩的地區(qū)，即當(dāng)φ′0，η′0不大于0.1/KM，且x=Y≤1KM時(shí)，式（2）中的二次項(xiàng)才不大于1mm。因此，在精密CPS水準(zhǔn)中，通常不宜以平面模型代替二次模型。

此外，從二次模型來(lái)看，如果PO點(diǎn)選擇離測(cè)區(qū)較遠(yuǎn)，將有可能忽略各點(diǎn)到參考點(diǎn)沿線不同部位的垂線偏差異常處，降低模型的精度。另外，x，y之值相差很大，對(duì)未知參數(shù)的估算也是不利的。因此，PO點(diǎn)的選擇有可能影響模型的精度。

通常的工程控制，局限于較小范圍，所重視的是本測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的相對(duì)精度和成果的質(zhì)量。因此，高程異常模型建立時(shí)，可選取測(cè)區(qū)內(nèi)接近高程異常平均值的一個(gè)位于重心部位的點(diǎn)A1作為相對(duì)參考點(diǎn)。則容易列出測(cè)區(qū)內(nèi)任意點(diǎn)i相對(duì)于A1參考點(diǎn)高程異常差值的二次模型。

在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)地理?xiàng)l件的不同及范圍的大小等因素選擇合理的擬合參數(shù)，以使測(cè)點(diǎn)的擬合精度達(dá)到最高。聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布對(duì)于擬合效果有著至關(guān)重要的影響。首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐母叱坍惓ＹY料預(yù)測(cè)到大地水準(zhǔn)面的形狀和特征點(diǎn)，通過(guò)對(duì)特征點(diǎn)聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)可以獲得很好的擬合效果。另外要注意水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)的分布盡可能的均勻，在網(wǎng)的邊界上布設(shè)水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，這樣可以大大降低內(nèi)插出的非聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程異常的不可靠性。

1.3 多項(xiàng)式曲面擬合法精度評(píng)定

為了能客觀地評(píng)定CPS水準(zhǔn)計(jì)算的精度，在布設(shè)幾何水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)時(shí)，適當(dāng)多聯(lián)測(cè)幾個(gè)CPS點(diǎn)，其點(diǎn)位也應(yīng)均勻的分布全網(wǎng)，以做外部檢核用。