摘 要:水表是我國作為水量計量的重要計量器具，本文介紹了外調(diào)式水表的工作原理，對外調(diào)式水表的調(diào)節(jié)和檢測方法進行了探討，重點介紹了采用電磁流量計，用雙時間法檢測外調(diào)式水表，為提升我國外調(diào)式水表的檢測水平提供些幫助。

1 引言
          水資源是非常寶貴的不可替代的一種資源，水表是測量水流量的儀表，是直接用于貿(mào)易結(jié)算的強檢計量器具，它的使用可以促進家庭、企業(yè)節(jié)約用水。無論是生產(chǎn)企業(yè)還是計量部門，水表的測量誤差檢測都是水表檢測中最重要的一個項目。目前市場上存在著各種類型的水表，外調(diào)式水表即是可以在水表外面調(diào)節(jié)的水表，國內(nèi)常用的水表一般都是內(nèi)調(diào)節(jié)，外調(diào)式水表大部分外銷，部分在國內(nèi)也有使用。

2 外調(diào)式水表的工作原理
          外調(diào)式水表是在水表的進水端設(shè)置了一個旁路調(diào)節(jié)孔，通過旋進調(diào)節(jié)螺絲的深度來控制旁路孔的大小，調(diào)節(jié)旁路流量，從而調(diào)節(jié)水表誤差。由于旋翼式水表計量主要是通過水表的水流沖擊葉輪，葉輪轉(zhuǎn)動帶動上部的字輪計數(shù)，從而顯示流過的水量，而旁路的水流不會沖擊葉輪，因此可以調(diào)節(jié)字輪計數(shù)和實際流量之間的比例，現(xiàn)
調(diào)節(jié)水表誤差的目的。

          外調(diào)式水表主要通過調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)孔內(nèi)的調(diào)節(jié)螺絲的深度，當(dāng)旋進調(diào)節(jié)螺絲時，由于調(diào)節(jié)螺絲遮擋部分旁路孔，旁路流量減小，在總流量不變的情況下，通過葉輪的流量變大，葉輪的轉(zhuǎn)速變大，水表的顯示流量變大，水表顯示變快，相反水表顯示變慢。

          在水表檢定過程中，利用相同類型的水表作為標(biāo)準(zhǔn)表，用專用工具調(diào)節(jié)螺絲，用頻閃儀、紅外線傳感器或激光傳感器實時采樣字輪的顯示值并與標(biāo)準(zhǔn)表的輸出相比較，實時調(diào)節(jié)水表的誤差值。這種外部調(diào)節(jié)方式有利于在水表最終檢定過程中對水表計量性能進行靈活調(diào)節(jié)。特別是當(dāng)零部件的一致性做的不是特別好時，利用這種調(diào)節(jié)方式可以有效補償零部件加工的偏差，提高整表的合格率。缺點是由于調(diào)節(jié)螺絲是個活動部件，即使有螺釘固定，也不如固定部件穩(wěn)定。

3 外調(diào)式水表的調(diào)節(jié)和檢測方法
          目前比較常用的方法是在水表生產(chǎn)裝配完成后先不調(diào)節(jié)在水表生產(chǎn)測試臺上在 Q 3 流量點進行一次誤差測試，根據(jù)測試誤差結(jié)果結(jié)合操作工的經(jīng)驗決定是否需要調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)的范圍，調(diào)節(jié)結(jié)束后還需在 Q 3 流量點再測試一次誤差，如果結(jié)果合格，則再把水表送到水表檢驗測試臺進行流量誤差檢測，這是最為傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，其不足方面有效率低、受人為的因數(shù)影響大。

          另外一種常用的外調(diào)式水表的調(diào)節(jié)的方式是用頻閃儀的方法，如圖 1 所示。用一個與被調(diào)整水表同一型號的水表作為標(biāo)準(zhǔn)表，再加一個光電傳感器檢測標(biāo)準(zhǔn)水表的梅花針輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的脈沖，光電傳感器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)信號處理后驅(qū)動頻閃儀，使頻閃燈的閃光頻率與標(biāo)準(zhǔn)水表梅花針轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的頻率一致，操作人員手持頻閃燈使燈光照射到被調(diào)整水表的梅花針上，觀察梅花針輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，把被檢水表調(diào)整到在頻閃燈下梅花針幾乎“靜止”，此時被檢水表和標(biāo)準(zhǔn)水表梅花針的轉(zhuǎn)速基本一致，即二只水表 Q 3 的流量特性幾乎一樣，調(diào)節(jié)結(jié)束。用頻閃儀的方法在效率上比上一種方式要提高很多，但還具有幾點不足，一是準(zhǔn)確度差，在大部分情況下，短時間內(nèi)在頻閃燈下看到的是幾乎靜止的梅花針，實際還在緩慢的轉(zhuǎn)動，即標(biāo)準(zhǔn)水表與被檢水表的流量特性還有差別，若要消除這種差別需要延長目測時間，這樣將會降低效率，同時操作人員長期工作對視力也會造成一定的影響。

          還有一種采用電磁流量計的雙時間法是目前比較新穎的檢測方法。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定常規(guī)水表流量性能的校驗一般只檢測 3 個流量點，即 Q 3 、Q 2 和 Q 1 ，一般 DN25、DN20、DN15 的 Q 3 值 分 別 為 6. 3m 3 /h、4. 0m 3 /h 和2. 5m 3 /h、有些外銷表可能有 2m 3 /h，Ｒ(Q 3 /Q 1 )在 80 ～160 之間，因此選用一臺 DN25mm 電磁流量計來校驗Q 3 ，用一臺 DN3mm 的電磁流量計來校驗 Q 2 和 Q 1 ，電磁流量計的準(zhǔn)確度等級為 0. 2 級即可滿足 JJG1113 － 2015《水表檢定裝置檢定規(guī)程》的要求。雙時間法采用了 2個計數(shù)器和計時器，一個用于被檢水表的脈沖計時和計數(shù)，另一個用于標(biāo)準(zhǔn)流量計的脈沖計時和計數(shù)，開始測試時計時器不馬上計時，當(dāng)檢測到水表的第一個脈沖的上升沿時才開始計時和計數(shù)，測試結(jié)束時檢測到最后一個脈沖的上升沿才停止計時和計數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)電磁流量計的計時和計數(shù)方式也是如此。傳統(tǒng)的水表脈沖讀數(shù)檢定方式是檢測一段時間內(nèi)的水表脈沖數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)電磁流量計的脈沖數(shù)，由于技術(shù)的原因只能檢測到水表的脈沖數(shù)為整數(shù)個，也就是說不能檢測到 1 個以下的脈沖數(shù)，為了減少測量誤差必需增加一次檢定水表的輸出脈沖數(shù)，使脈沖計數(shù)引起的誤差在檢定結(jié)果中可以忽略不計。

          要增加一次檢定水表的輸出脈沖數(shù)只有兩個辦法，一是增加一次檢定的用水量，二是改變水表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即改變水表的傳動比，使在同一流量下水表的梅花針輪盡可能轉(zhuǎn)的快，若用第種增加用水量的方式則會增加一次檢定的時間，使檢定效率降低，用第二種方法在實際操作時則會遇到很大的麻煩。而通過特定的數(shù)字信號處理電路結(jié)合軟件算法，可以準(zhǔn)檢測到一次水表輸出脈沖數(shù)，精確到小數(shù)點后幾位，不但不用增加檢測的用水量，還可以大大地減少檢定的用水量。

          為了在保證時間測量的精度，采用的系統(tǒng)時鐘具有高穩(wěn)定性晶振，最小讀數(shù)高于 0. 001s。系統(tǒng) 2 秒內(nèi)可以測出一次 Q 3 流量下的示值誤差，由于水表轉(zhuǎn)動時由于機械有一定的不均勻，因而每次顯示的誤差有一定的波動，但只是在一定的允許誤差范圍內(nèi)，當(dāng)測試臺上的水表在Q 3 流量點調(diào)節(jié)結(jié)束后開始用對水表進行誤差檢測。

          如圖 2 所示，水表檢測系統(tǒng)采用了 2 臺電磁流量計做標(biāo)準(zhǔn)器，DN25 電磁流量計單獨一個出水管路，DN20 電磁流量計分二個出水管路，每個管路上有一個氣動開關(guān)閥和一個手動流量調(diào)節(jié)閥，手調(diào)閥用于調(diào)節(jié)不同口徑水表的三個流量點，氣動閥由專用控制器控制，用于檢測不同流量點的自動切換。系統(tǒng)一次可以調(diào)節(jié)和校驗的水表為 DN15 數(shù)量6 個，DN20 和 DN25 數(shù)量5 個，夾表完成后進進行排氣，排氣時三個出水管路的閥門全部打開，在排氣期間把檢測梅花針輪脈沖的光電傳感器的位置調(diào)整好，排氣的時間至少 30 秒，排氣結(jié)束后系統(tǒng)只開啟最大的出水管路，此時流量應(yīng)為相應(yīng)口徑水表的 Q 3 ;在 Q 3 流量狀態(tài)下選擇水表誤差調(diào)節(jié)功能，則系統(tǒng)顯示各個水表的流量誤差，根據(jù)各個水表的誤差情況調(diào)節(jié)各個水表，使每個水表的流量誤差都在 ±0. 5%之內(nèi)，然后開始流量檢驗;選擇系統(tǒng)流量檢定功能則系統(tǒng)自動先開始檢測 Q 3 的流量誤差，然后進入 Q 2 的流量誤差檢測，最后完成 Q 1 的流量誤差檢測。采用雙時間計算方法，Q 1 、Q 2 、Q 3 3 個流量點的全部檢測完成時間相比用常規(guī)檢測方法減少了2/3 以上，極大的提高了檢測效率。

4 總結(jié)
          水表作為一種使用頻繁的計量器具，與人民的生活息息相關(guān)，水表的計量準(zhǔn)確直接關(guān)系到老百姓和企業(yè)的切身利益，水表的種類也越來越多，本文介紹了外調(diào)式水表的工作原理和檢測方法，為外調(diào)式水表的檢測提供一些參考。