Методика выполнения измерений преобразователем гидростатического давления «Прилив-2»

Нижний Новгород 2007

р

РЕКОМЕНДАЦИИ    52.17.687-

2006

УРОВЕНЬ МОРЯ

Методика выполнения измерений преобразователем гидростатического давления «Прнлив-2»

Нижний Новгород 2007

P 52.17.687-2006

-    включить ПК и проверить работу преобразователя по отсчетам на экране монитора ПК;

-    выключить ПК.

10 Выполнение измерений

10.1 При выполнении измерений необходимо:

-    установить преобразователь на горизонт измерений;

-    подключить с помощью кабеля преобразователь к ПК;

-    установить на ПК режим «Прием данных из памяти». На экране монитора появится диалоговое окно в соответствии с рисунком 5;

-    в диалоговом окне нажать кнопку «Пуск». Надпись «Пуск» изменится на надпись «Порт открыт»;

-    в окне «Номер» вписать номер прибора и нажать кнопку «Выбрать»:

-    измерить атмосферное давление и внести его значение в соответствующее окно;

-    измерить ареометром плотность воды и внести ее значение в соответствующее окно;

-    снять отсчеты значений уровня по водомерной рейке и внести его значение в соответствующее окно;

7

P 52.17.687-2006

-    в соответствии с разделом 11 произвести обработку и внести необходимые значения в программу обработки;

-    перевести работу в автономный режим.

10.2 Для считывания информации необходимо:

-установить на ПК режим «Прием данных из памяти». На экране монитора появится диалоговое окно;

-    в диалоговом окне нажать кнопку «Пуск». Надпись «Пуск» изменится на надпись «Порт открыт»;

-    в окне «Номер» вписать номер прибора и нажать кнопку «Выбрать»;

-    в окне «Считать циклов» указать число циклов. На экране появится таблица результатов измерений в соответствии с рисунком 6;

П Обработка и вычисления результатов измерений

11.1 По методике, приведенной в данном разделе и основанной на косвенном методе измерений, измеряют атмосферное давление на повер-

1*52.17.637-2006

хности моря, гидростатическое давление и температуру на глубине постановки преобразователя и плотность воды. По результатам измерений вычисляют значение уровня моря.

11.2 Гидростатическое давление на глубине постановки преобразователя определяется по формуле

^p=p.₂-P,*^T/r. ⁺ pg^h-    (О

где Р - гидростатическое давление на глубине постановки, гПа;

Р_а2 - атмосферное давление на поверхности моря, гПа;

Р_а1 - атмосферное давление в момент герметизации преобразователя, гПа;

Т₂-температура воздуха внутри корпуса преобразователя в момент измерения, К;

Т, - температура воздуха внутри корпуса преобразователя в момент герметизации, К;

р - плотность воды, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - глубина постановки, м.

Атмосферное давление в момент герметизации преобразователя Р_а1, приведенное в правой части уравнения (1), в соответствии с законом Шарля согласно справочнику [3] представляет значение давления воздуха внутри корпуса преобразователя в момент измерения уровня, которое частично или полностью компенсирует атмосферное давление в момент измерения уровня в зависимости от значений атмосферного давления и температуры воздуха в момент герметизации преобразователя. В момент герметизации давление воздуха внутри корпуса преобразователя равно атмосферному давлению при текущем значении температуры воздуха.

Значение атмосферного давления и температуры воздуха внутри корпуса преобразователя измеряется непосредственно преобразователем с помощью соответствующих датчиков.

В случае компенсации атмосферного давления давлением воздуха внутри корпуса преобразователя гидростатическое давление равно:

P=pgh.    (2)

Значение плотности морской воды может быть измерено с помощью ареометров АМВ, технические характеристики которых представлены в приложении Б.

9

Значение ускорения свободного падения зависит от широты места и в случае необходимости может быть получено по формуле В. 1 или таблице В.1 (приложение В). В программе расчета уровня значение ускорения свободного падения принято равным 9.81 м/с².

! 1.3 Гидростатическое давление, измеренное в момент постановки преобразователя, следует привязать к измеренным значениям уровня моря по водомерной рейке и по результатам измерений уровня, не менее чем в пяти точках диапазона измерений, определить с помощью программы Microsoft Excel линейную или з виде полинома 2-й степени зависимость:

h = F(H),

где h - глубина постановки, вычисленная по формуле (I), м;

Н - значение уровня моря по водомерной рейке, м.

11.4 Вычисление уровня по формулам (1) - (3) производится по программе обработки с помощью ПК.

12 Контроль точности результатов измерений

12.1 При проведении операции привязки погрешность измерений уровня определить по результатам одновременных 11 отсчетов показаний рейки, атмосферного давления, температуры и гидростатического давления по преобразователю.

Погрешность измерения 5Н с доверительной вероятностью 0.95 определяется по формуле

5Н = 2[ЦЬ -• Н.)² /(п-1)]^,/2,    (4)

где h. - вычисленное по формуле (1) i-e значение уровня, м;

И. - измеренное по водомерной рейке i-e значение уровня, м;

г. - число одновременных измерений.

i 2.2 Контроль точности производить еженедельно путем сличения показаний преобразователя с показаниями водомерной рейки в один из стандартных сроков наблюдений при наличии наблюдателя на посту или эпизодически, если на посту нет наблюдателя.

12.3 Значение погрешности измерений уточняется по результатам

P 52.17.687-2006

всех контрольных измерений после прекращения работы преобразователя.

13 Оформление результатов измерений

13.1 Результаты измерений регистрируются ПК. При наличии наблюдателя вычисленные значения уровня снимаются в стандартные сроки наблюдений и регистрируются в установленном порядке.

11

Приложение A

(справочное)

Состав пакета программ

А.1 Состав пакета программ

А.1.1 Программа «Поверка и установка режима»(исполняемый модуль regim.exe) предназначена для синхронизации часов преобразователя по компьютеру, установки режима работы и поверки преобразователя.

А. 1.2 Программа «Прием данных из памяти» (исполняемый файл mcmory.exe) предназначена для чтения данных из памяти. В результате работы программы данные, накопленные в преобразователе в процессе измерений, пересчитываются в физические величины и сохраняются в виде таблицы Excel.

А.2 Требования к компьютеру

Программа предназначена для работы в операционной среде Windows 95, Windows 98 или Windows ХР.

А.З Установка программ на компьютер

В комплект поставки прибора входит CD-диск с программами для преобразователя.

Для установки программ необходимо на установочном диске открыть папку «DISK1» и запустить программу setup.exe. Программы будут установлены в рабочий каталог (по умолчанию) C:\ProgramFiles\AARIl\ Priliv-2_Calendar\

А.4 Рабочие файлы

Для работы программ необходимы следующие файлы:

regim.exe, memory.exe - основные исполняемые модули;

PrilivN.ini - файл коэффициентов преобразователя, где N - заводской номер преобразователя.

В процессе работы в рабочем каталоге программой создастся файл настроек пользователя General.iniIDH_3. содержащий настройки СОМ-порта.

Для хранения файлов данных в рабочей папке имеется панка «Data».

12

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ Государственным учреждением «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» (ГУ «ААНИИ»)

2    РАЗРАБОТЧИКИ: В.М. Тимец канд. техн. наук, ст. науч. сотр. (руководитель темы), В.Э. Голавский

3    СОГЛАСОВАНЫ с ГУ «НПО «Тайфун», ГУ «ГОИН»

4    УТВЕРЖДЕНЫ директором ГУ «ААНИИ»

5    ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ГУ «НПО «Тайфун» за номером Р 52.17.687-2006

6    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

И

Содержание

1    Область применения..........................................1

2    Нормативные ссылки.........................................1

3    Термины и определения.......................................1

4    Нормы погрешности измерений................................3

5    Средства измерений и вспомогательные устройства...............3

6    Метод измерений............................................3

7    Требования безопасности и квалификация операторов.............4

8    Условия измерений...........................................4

9    Подготовка к выполнению измерений...........................4

10    Выполнение измерений......................................7

11    Обработка и вычисления результатов измерений.................8

12    Контроль точности результатов измерений.....................10

13    Оформление результатов измерений...........................11

Приложение А (справочное) Состав пакета программ..............12

Приложение Б (справочное) Набор ареометров АМВ для морской воды..............................................14

Приложение В (справочное) Ускорение свободного падения.........16

Библиография................................................18

111

РЕКОМЕНДАЦИИ

УРОВЕНЬ МОРЯ Методика выполнения измерений преобразователем гидростатического давления «Прилив-2»

Дата введения - 2007-09-01

1    Область применения

Настоящие рекомендации распространяются на методику выполнения измерений (МВИ) уровня моря преобразователем гидростатического давления «Прилив-2» (далее - преобразователь), основанную на косвенном методе измерений.

2    Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 8.395-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартизации безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 18481-81 Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия

ГСССД 76-84 Таблицы стандартных справочных данных. Морская вода. Плотность в диапазонах температур минус 2...40°С, давлений 0... 1000 бар и соленостей 0 ... 42

Приме чан не-Ссылки на остальные нормативные документы приведены в разделе 5.

3 Термины и определения

В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

уровенная поверхность: Поверхность морей и океанов, нормальная к направлению силы тяжести.

уровень моря: Высота поверхности моря, свободная от влияния ветровых волн и зыби, измеряемая относительно условного горизонта.

условный горизонт (нуль поста): Условная, постоянная для данного уровенного поста, поверхность, от которой производится отсчет уровня моря.

единый нуль постов моря: Единая условная поверхность, от которой производится отсчет уровня моря на всех уровенных постах данного моря или ряда морей. За единый нуль постов в Балтийской системе высот (БС) на морях, имеющих связь с океанами, принят горизонт, лежащий на

5,000 м ниже нуля Кронштадского футштока.

нуль Кронштадского футштока: Средний уровень фиксирующий положение нулевой поверхности системы абсолютных отметок высот (БС).

Пример высотных положений условных поверхностей в соответствии с наставлением [ I ] представлен на рисунке 1.

Значения высотных положений, м Рисунок I - Пример высотных положений условных поверхностей

О

Р 52 17 687-2006

4 Нормы погрешности измерений

4.1    Погрешности измерений уровня моря определяют в процессе применения МВИ.

4.2    Оценивание погрешности измерений уровня моря проводят методом непосредственного сличения результатов вычисления уровня моря в соответствии с настоящей МВИ с показаниями водомерной рейки или уровнемера.

4.3    При применении преобразователя гидростатического давления с диапазоном измерения от 0 до 1000 гПа и классом точности 0,25 при условии индивидуальной градуировки и внесения поправок на температуру и атмосферное давление предел допустимой абсолютной погрешности составляет ±2.5 см в диапазоне измерения уровня моря от 0,1 до 10,0 м.

5    Средства измерений и вспомогательные устройства

5.1    При выполнении измерений применяют:

-    преобразователь «Прилив-2» по ТУ 25.11.1280.001-2001;

-    рейка морская водомерная ГРУ-002-14 (ГМ-3) по ТУ 4312-002-2754137-2003 (далее - водомерная рейка);

-барометр рабочий сетевой БРС-1 по ТУ 6Г2.832.033-90;

-    барометр-анероид контрольный М-67 по ТУ 25-04-1797-75 (при отсутствии БРС-1);

-    ареометр АМВ для морской воды по ГОСТ 18481.

5.2    Средства измерений должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке.

5.3    Водомерная рейка (уровенный пост) должны быть привязаны к реперам государственной нивелирной сети.

5.4    Допускается применять другие средства измерений, которые по метрологическим и техническим характеристикам не уступают указанным в 5.1.

6    Метод измерений

6.1 При реализации в МВИ косвенного метода измерений уровень моря определяют по результатам прямых измерений:

-    гидростатического давления с помощью преобразователя;

-    температуры воды с помощью датчика температуры преобразователя;

-    атмосферного давления с помощью барометров;

3

-    плотности воды с помощью ареометров;

-    уровня моря с помощью водомерной рейки.

6.2 Допускается определять плотность морской воды в соответствии с ГСССД 76-84 по результатам измерений температуры и солености воды средствами измерений, обеспечивающими определение плотности с погрешностью, не уступающей погрешности ареометров.

7    Требования безопасности н квалификация операторов

Лица, привлекаемые к выполнению измерений должны:

-    пройти обучение и инструктаж по технике безопасности в соответствии с ГОСТ 12.0.004;

-    соблюдать правила техники безопасности [2];

-    пройти обучение по работе с преобразова гелем;

-    выполнять требования руководства по эксплуатации преобразователя-РЭ 25.11.1280.001.

8    Условия измерений

8.1    По МВИ гидростатическое давление и температуру воды измеряют на глубине постановки преобразователя в соответствии с техническими требованиями по его применению.

8.2    Измерение атмосферного давления производят в нормальных условиях по ГОСТ 8.395.

8.3    Значение уровня моря в момент постановки преобразователя измеряют в соответствии с наставлением [ 1 ] с помощью водомерной рейки на уровнемерном посту в рабочих условиях применения водомерной рейки.

9    Подготовка к выполнению измерений

Перед установкой преобразователя на горизонт измерений необходимо в соответствии с РЭ 25.11.1280.001:

-    установить в персональный компьютер (ПК) программное обеспечение согласно приложению А;

-    подключить преобразователь к ПК;

-    снять корпус преобразователя п включить преобразователь;

-    на ПК установить режим «Поверка и установка режима»; На экране монитора появится диалоговое окно в соответствии с рисунком 2;

4

-    при подключенном преобразователе появится активное окно с предложением: «Синхронизация календаря прибора»;

-    нажать кнопку «Да»;

-    в окне «Номер» вписать номер преобразователя и нажать кнопку «Выбрать»;

-    в окнах «Текущее время по прибору» и «Текущее время» произвести синхронизацию;

-    нажать кнопку «Создать». На экране появится окно «Файл коэффициентов» в соответствии с рисунком 4;

-    загрузить (сохранить) паспортные значения и закрыть окно;

-    установить режим работы преобразователя;

-    нажать кнопку «Режим» и выбрать режим работы преобразователя;

-    повторно нажать кнопку «Режим» для установки выбранного режима;

-записать результат в файл выведенной на экран таблицы;

-    закрыть программу и выключить ПК;

-    вставить электронный блок в корпус преобразователя и загерметизировать его;

6