平氏毛细管粘度计自动检定装置研制

沈玉明 李洪彬 梁军磊

(1.济南军区联勤部油料监督处，济南 250022;2.中国人民解放军94303部队，潍坊 261051)

0 引言

平氏毛细管粘度计(以下简称粘度计)广泛应用于国防、科研、贸易等国计民生各个领域，粘度计常数的准确与否直接影响着所测参数的客观真实性，因此，粘度计的检定尤为重要。目前所采用的人工检定方法，需要人工抽取粘度标准液、人眼观察并用秒表记录粘度标准液通过粘度计上下计时标线的时间间隔、人工处理检定数据。显然存在效率低、劳动强度大等问题，不能满足高效、准确、自动完成检定工作的需要，为改变这一状况，我们研制了平氏毛细管粘度计自动检定装置。

1 工作原理

1.1 建立被检粘度计数据库

首先建立粘度计数据库，把各种被检粘度计的相关信息(如毛细管直径、器号、制造商等)录入。

1.2 自动检定前准备

1)将恒温槽控温到粘度标准液标定温度并恒定；2)将被检粘度计按规定浸没深度放置于粘度计夹具中；3)启动检测程序，依据粘度计的器号导入其放置的孔位；4)预约恒温时间；5)设置标准粘度液牌号；6)调整摄像头参数获取清晰图像。

1.3 自动检定

按检定规程要求，图像自动跟踪识别处理软件，适时跟踪记录摄像头传回的粘度标准液液面通过粘度计计时球上下标线的时间间隔，并自动计时和录入。

2 硬件组成

2.1 紧凑型双搅拌系统精密恒温槽

1)采用了P.I.D控温技术，精心设计了加热及双搅拌系统，保证了温场均匀稳定；2)上部设计了自动抽吸系统，可适时抽吸12支粘度计中的粘度标准液；3)前后各设置了一个翻盖，翻盖内侧精心布置了照明系统和摄像头，保证了照明适度和图像清晰。

2.2 收纳柜

上部安放了计算机主机；右侧设计了可收放平台，用于工作时放置计算机屏幕、键盘及鼠标；下面用于显示器及键盘不用时的收藏。

该自动检定装置整体结构如图1所示。

图1 检定装置实物结构图

3 软件开发

3.1 检定程序设计

检定程序主界面显示了由6个摄像头传回12支粘度计的6幅图像，1幅图像包含2支粘度计(见图2)，它们在CCD摄像头的视场中上下顶边，各支左右由软件设定的垂直虚线框以确定图像的识别范围，彻底解决了粘度计计时球上下标线图像左右以外的背景图像对识别的影响；直到两条垂直方向虚线边的上下2条水平方向实线自动跟踪粘度计计时球上下标线。再由软件控制计算机自动记录粘度标准液通过毛细管粘度计上下标线的时间间隔，图中显示的是粘度标准液正在流向毛细管粘度计的计时球下计时标线，工作状态显示“工作中”；计时(1、2)显示的数值是粘度标准液从经过毛细管粘度计计时球上计时标线至当前位置时的时间；由于测试未结束，所以结果栏无显示；信息栏显示“等待测试结束”与上述信息匹配一致。依测试结束得到的计时时间间隔数据就可计算粘度计常数，完成粘度计的检定工作。

图2 1个摄像头传回的2支粘度计图像

3.2 检定程序主要功能

本文研制的自动检定装置通过用户名和登录密码控制进入主界面，设有12支粘度计夹具放置孔位，可同时检定12支粘度计，界面上显示有：水浴的控制温度和实时温度、检定的工作方式和一些相关的说明、每支毛细管粘度计的实时数据和结果。通过新建粘度计数据按钮录入被检粘度计信息和粘度标准液牌号到各孔位，设置预热时间等信息，计时时，检测程序就会按上述原理实现时间间隔的记录；其次是视频参数设置；再就是粘度标准液管理和帮助等。

4 检定数据准确性验证

4.1 检定数据测试情况

为测试毛细管粘度计自动检定装置检定结果的准确性，按JJG 155—1991《毛细管粘度计》检定规程的要求，这里选用100号粘度标准液作为载体，2名检定员用3支粘度计分别用现有检定设备与毛细管粘度计自动检定装置进行了比对实验和重复性考核，获得数据54个，这三只毛细管粘度计的常数均为≤1mm2/s2，所以，同列重复性<0.2 %，不同列重复性<0.3 %。虽然所有测试数据均满足检定规程规定的同列重复性和不同列重复性要求，为了更好地说明该研究的可靠性，我们选取各自的同列重复性和不同列重复性，以及相互之间的不同列重复性进行比较，这样选择的可比性更严格、更符合实际、更可靠，见表1～表3。

表1同列重复性

表2不同列重复性

表3检定结果比较 单位：mm2/s2

4.2 检定数据分析

1)从表1数据可以看出，用现有检定设备人工检定与粘度计自动检定装置的同列重复性误差均符合检定规程要求，人工检定的同列重复性误差的波动比自动检定要大，说明用自动检定装置检定的同列重复性更稳定可靠。

2)从表2数据可以看出，用现有检定设备人工检定与粘度计自动检定装置的不同列重复性误差均符合检定规程要求，人工检定的不同列重复性误差的波动比自动检定要大，说明用自动检定装置检定的同列重复性更稳定可靠。

3)从表3数据可以看出，2名检定员与该检定装置各自检定相同三支毛细管粘度计，三者之间检定结果的差异按不同列重复性来考察，可以看出三者之间的不同列重复性均比检定规程要求的小得多，更进一步说明该自动检定装置的可靠性。

5 结论

本文研究的平氏毛细管粘度计自动检定装置是按现行JJG 155—1991《工作毛细管粘度计检定规程》的技术指标和数据处理方法的要求来实施的。根据上述检定数据的分析表明，具有以下特点：1)自动判断计时标线和记录时间间隔，避免了人眼视觉分辨力不同带来的影响，从上述检定数据质量分析来看，人眼读数与自动读数没有发现明显差异。2)从同列重复性、不同列重复性和人与人和本研究三者之间检定结果的比较来看，自动检定的数据质量优于人工检定。3)人工检定一次最多只能同时检定3支粘度计(本研究一次可同时检定12支粘度计)，后期还要进行数据处理，提高检定效率至少4倍以上。4)设计的紧凑型双搅拌系统精密恒温槽，使其温场稳定可靠。

[1] 沈玉明，李洪彬，张恒.玻璃液体温度计自动检定装置研制.计量技术，2013(3)

[2] 国家质量技术监督局.JJG 155—1991工作毛细管粘度计检定规程.北京：中国计量出版社，1991

[3] 王秀珍.图象识别技术浅论.内蒙古电大学刊，2008(8)

[4] 王勇智.数字图像的二值化处理技术探究.湖南理工学院学报(自然科学板)，2005，18(1)

[5] GB/T 8170—2008数字修约规则与极限数字的表示和判定.北京：中国标准出版社，2008