磁致伸缩液位计

《磁致伸缩液位计》国家标准编制说明

1.任务来源

根据国家标准化管理委员会计划函(2003)106号文下达的《2003第二批制修订国家标准项目计划》安排，北京航天神舟测控仪器有限公司为《磁致伸缩液位计》国家标准制订的负责单位，项目编号为：20032600-T-604。任务起止年限为2003~2004。

2.编制原则

本标准根据GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002《标准化工作导则》的规定编写。同时，坚持与现行有关标准协调、一致。

本标准的编制参考了国内外大量相关产品的技术资料和说明书，本着通用性的原则，对相关产品的基本指标、技术性能、试验方法进行分析和归类。提取其共性，分析其差异，以满足现有产品的技术统一性和兼容性。使得标准满足现有大多数产品的需要。同时充分考虑国内外相关技术发展趋势，使得本标准满足技术先进性的要求。

3.工作简况

负责单位接到下达的计划以后，于2004年初行文至有关单位及专家，要求落实标准制订工作组成员。在有关单位及专家的大力支持下，于2004年4月组成了《磁致伸缩液位计》国家标准制订工作组。其组成单位有：北京航天神舟测控仪器有限公司、上海工业自动化仪表研究所、沈阳仪表科学研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京航天计量测试技术研究所、中国石油化工销售公司计量站。标准主要起草人：潘年茂、程言峰、李永清、徐秋玲、李竞武、冯晓升、金丽辉、缪寅宵、宋伟。

标准工作组于2004年9月17~19日在北京召开了首次工作会议。会议着重对本标准制订工作进行了深入细致的讨论与研究，确定了制订方案，形成了“草案稿”。并发往工作组每个成员征求意见。在汇集各方意见的前提下，经过多次更改，形成“第4稿草案”。

标准工作组于2005年1月20~21日在北京召开了第二次工作会议。会议对“草案4”诸多细节问题进行了全方位的探讨，确立了标准的结构框架及基本内容，由程言峰执笔，拟定出了“征求意见稿”。

4.项目情况综述

磁致伸缩液位测量技术是当今世界兴起的一项新技术。因其材料特性和结构特点，使其具备比其它原理的液位计更出色的优势：

1)在一个液位计测杆上可同时嵌入多路温度或压力传感器，可安装多个浮子用

于液面、界面、密度的测量，从而实现多参数测量。

2)通过测量声波在固体中的传播时间的方法来实现位置测量的目的。声波在固

体中的传播速度是固定的，受环境变化的影响很小；材料的声波传播速度适

中，在3000m/s左右，比较容易达到高的时间测量分辨率。因此，该类型液

位计具有较高的测量精度。

3)该类型液位计没有强制运动部件、结构简单、敏感材料强度，产品十分可靠。

4)连续实时测量，测量速度较快，有利于工业现场的实时监控。

国内市场在开始阶段主要是已代理国外产品为主，经过近几年的努力，北京航天神舟测控仪器有限公司、沈阳仪表科学研究院等单位研制出具有自主知识产权的产品，并达到了国外同类产品的水平。目前国内没有类似的标准，不能满足磁致伸缩液位计的制造、检验和用户选用的要求。因此，本标准的制定和实施，将填补国内空白，并且，从技术经济等方面分析，时机已经成熟。

5.内容说明

磁致伸缩液位计具有高精度、高稳定性、高可靠性、性价比好等特点，可用各种工业测量控制场合，也可以作为计量器具使用。因此，有别于传统意义上的传感器和液位计，可借鉴的资料不多。在标准制订过程中，为了在不失去产品先进性的前提下，便于指导产品的选型、生产、试验和计量，我们针对本标准中涉及的名词术语、技术指标、测试方法等都做了深入的探讨。下面就相关问题作出必要的说明。

5.1本标准申报时的项目名称为：“磁致伸缩液位传感器”。在首次工作会议提出：将

其改为“磁致伸缩液位计”比较合适。经与会专家协商，认为前者比较符合军工行业的习惯，后者是工业企业的通常称呼。同时，在现有标准中，多采用“液位计”、“液位仪表”的称呼，例如：GB/T13969-92《浮筒式液位仪表》、GB/T14324-93《电容液位计》、JJG971-2002《液位计》。因此，会议决定本标准的名称采用“磁致伸缩液位计”，并明确了其英文名称为：“Magnetostrictive Liquid Level meter”。

5.2由于磁致伸缩液位测量技术的特殊性，该类型液位计不仅可以测量液位，也可测

量液体分界面和液体密度。同时，还可在一个测杆中增加温度、压力等参数的测量。因此，市场上常见的该类产品大多是复合型的，具有多参数测量、多功能、多用途等特点。我们在编写标准中的“产品分类”和“基本参数”时，对该类型常见的产品进行了高度的概括，以突出本标准的中心思想和制订重点，让标准使用者能够快速、清晰地了解产品的技术脉络。标准中，和“液位测量”无关的产品技术状态几乎没有提及，而这些对于实际产品的研制也是很重要的，需要在相应的企业标准中说明。

5.3有一些产品技术状态和“液位测量”有关联，如：浮子性能、温度测量（数据可

用于液位修正）、液面和界面的最小距离等。它们因厂家不同，差异比较大，很难统一规定。同时，它们基本上属于附件或附属功能，不是该类型产品的技术关键点。因此，在本标准中没有具体规定。

5.4本标准中的4.3条“供电电源”，是根据常见的新型工业仪表的技术指标制定的，

符合工业仪表的发展方向。因此，不再推荐使用其他类型的电源形式。

5.5某些磁致伸缩液位计的测杆部分可以承受高温（300℃左右），但各厂家技术状态

不一样，很难统一。并且，此类产品的推广面不宽。因此，本标准没有对其进行规定，只对液位计整机需要承受的环境温度做了详细规定（第4.5条）。

5.6该类型产品在石油、石化、化工等行业应用比较广泛，因此，需要产品有较高的

“防护”和“防爆”性能，为此，在标准中做了详细规定（第4.7、4.8条）。

5.7本标准在编写过程中，起草小组针对液位计的静态性能指标，主要是精度指标做

了大量细致深入的研究和讨论。主要内容包括：

1)该液位计和其它类型的液位计相比，具有高精度的特点，完全可以做为计量器

具使用。精度指标和相关内容制定的好坏，将直接关系到本标准的好坏。

2)在对产品误差标称值的称呼上，通常有以下几种：基本误差限、示值误差、总

不确定度等。其中，“不确定度”的概念比较符合计量技术的发展趋势，我国

也在大力推广。为此，我们也做了一些尝试工作，发现如采用该概念，需要进

行大量的建模和理论计算工作，不符合国内目前的需要。因此，我们采用了

JJG971-2002中使用的“示值误差”的概念。该概念比较好理解，也可保证产

品校准和检定的连贯性。

3)该类型液位计的误差主要表现为线性度，而回差、重复性都很小。所以，在标

准最初的草案中没有列出这两项，主要是考虑到要确切地测定则出它们的量级

大小，需要精度很高的测量设备，这无疑会增加产品的成本。后经会议协商，认为为了与现行有关标准的协调性，为了便于相关产品的比对，本标准规定了

“回差”和“重复性”的量级和测试计算方法。由于该方法没有采用高精度的

设备，对这两项指标的规定和相应测试数据，不能反映出产品真正能够达到的

技术工艺水平。

4)磁致伸缩液位计是一种基于位置测量原理的产品，校准采用比对法比较合适，

通常包括：水校法、干校法。水校法是靠液面的带动液位计的浮子运动，干校

法是用机械装置带动液位计浮子。水校法更接近于实际情况，可以同时考虑到

浮子引起的误差，但设备较大（尤其是大量程产品，需要基建），参考标准（标

准尺）也不太容易建立，干校法则相反，一般在室内水平放置，容易实现，便

于使用。在本标准中，没有提及具体方法，而是采用了概括性的描述“随动机

构”。对于水校法，可理解为包括：水泵、水箱（管）、连通器、流动介质等的

管道设备；对于干校法，可理解为包括：电机、同步齿轮、丝杠、直线划轨等

的机械结构。总的来说，本标准没有规定校准的具体方法，企业可根据自己的

实际情况来研制或选用合适的设备。

5)通常传感器校准时，选择的校准点都是固定的。就是说，对于多次测量而言，

对于同一校准点，传感器的输入量是相同的。在GB/T18459和GB/ T15478中

规定的静态性能指标计算方法，都是基于实际校准点相同这一假设的。该液位

计可以理解为精度较高的传感器，也可使用上述的计算方法。但这就要求“随

动机构”的控制精度必须非常高，才能达到校准测量的要求，这无疑使研制校