CC BY
1Секция 3. СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
УДК 681.5:556.332.52
О.А. Белавина1, В.А. Швецов1, Б.А. Опрышко1' 2
1 Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003;
2 Камчатский водоканал, Петропавловск-Камчатский, 683009 e-mail: oni@kamchatgtu.ru
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕРКИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ ДАТЧИКОВ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ LEVELOGGER EDGE LTCM
Цель исследования - разработать методику проверки в полевых условиях датчиков гидростатического давления приборов марки Levelogger Edge LTCM. Исследования выполнены на наблюдательной скважине № 53 Авачинского водозабора Елизовского месторождения питьевых вод. Анализ результатов измерений высоты водяного столба показал, что они относятся к категории высокоточных. Авторами предложена методика проверки датчиков гидростатического давления приборов Levelogger Edge LTCM.
Ключевые слова: измерение высоты водяного столба, датчики гидростатического давления, методика проверки в полевых условиях.
O.A. Belavina1, V.A. Shvetsov1' B.A. Opryshko1' 2
1 Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003;
2 Kamchatsky Vodokanal, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683009 e-mail: oni@kamchatgtu.ru
DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY FOR FIELD TESTING OF HYDROSTATIC PRESSURE SENSORS OF LEVELOGGER EDGE LTCM DEVICES
The purpose of the study is to develop a methodology for field testing of hydrostatic pressure sensors of Levelogger Edge LTCM devices. The studies were performed at observation well No. 53 of the Avachinsky intake of the Yelizovsky drinking water field. Analysis of the results of measurements of the height of the water column showed that they belong to the category of high-precision. The authors proposed a method for checking the hydrostatic pressure sensors of Levelogger Edge LTCM devices.
Key words: measuring the height of a water column, hydrostatic pressure sensors, field testing methods.
Как известно из литературных источников и практического применения измерительных приборов, все приборы, в том числе датчики гидростатического давления, в течение эксплуатационного периода могут изменять свои показания из-за дрейфа прибора, так называемого дрейфа нуля [1]. Чаще всего на практике статический и динамический уровни подземных вод контролируют с использованием звуковых приборов марки Well Watch 670.
Однако выполнять измерения, необходимые при проведении экологического мониторинга подземных вод удобнее с помощью приборов марки Levelogger Edge. При эксплуатации приборов марки Levelogger Edge в водозаборных скважинах в течение длительного времени возникает
необходимость проведения периодических проверок правильности их показаний в полевых условиях [2]. Следовательно, предприятиям-водопользователям требуется методика для проверки в полевых условиях датчиков гидростатического давления приборов марки Levelogger Edge.
Цель исследования - разработать методику проверки в полевых условиях датчиков гидростатического давления приборов марки Levelogger Edge LTCM.
Экспериментальная часть
Объект - наблюдательная скважина № 53 Авачинского водозабора Елизовского месторождения питьевых вод;
Период проведения проверки - 27.10.2021 г. (15:17:00 по 15:47:00);
Проверяемые приборы (находились в эксплуатации в скважинах Авачинского водозабора в течение 10 месяцев, с 17.12.2020 г. по 26.10.2021 г.:
- прибор Levelogger Edge LTC М 100 № 1 (серийный номер 1079928);
- прибор Levelogger Edge LTC М 100 № 2 (серийный номер 1079922).
Порядок выполнения эксперимента
Проверяемые приборы установили в специальное подвесное устройство;
Приборы запрограммировали на синхронное измерение высоты водяного столба в течение 10 минут с интервалом времени измерения 10 секунд;
Включили режим «Измерение».
Выполнили первый и второй этапы эксперимента (табл. 1).
Таблица 1
Этапы эксперимента
№ этапа эксперимента Глубина погружения приборов, примерно, м Период измерения показаний Интервал времени измерения, с Количество выполненных измерений
1 9 15:17:00 - 15:27:00 10 61
2 2 15:36:00 - 15:47:00 10 67
Результаты измерений оценивали в ходе эксперимента.
Выполнили математическую обработку результатов эксперимента для оценки точности полученных результатов измерений высоты водяного столба (табл. 2 и 3).
Таблица 2
Статистические расчеты по показаниям приборов, погруженных на глубину примерно 9 м
№ прибора Результаты измерения, см Количество результатов Среднее значение, см Доверительный интервал, см Дисперсия Стандартное отклонение Коэффициент вариации
886,34- -886,37 2
886,40- -886,49 8
886,50- -886,59 9
1 886,60- -886,68 15 886,67 ±0,04 0,02649 0,1628 0,02
886,71- -886,79 12
886,81- -886,89 10
886,92- -886,95 5
884,32- -884,39 3
884,40- -884,49 6
884,52- -884,59 9
2 884,61- -884,68 14 884,67 ±0,04 0,02287 0,1512 0,02
884,70- -884,77 14
884,80- -884,86 12
884,94- -884,97 2
885,01- -885,01 1
Таблица 3
Статистические расчеты по показаниям приборов, погруженных на глубину примерно 2 м
№ прибора Результаты измерения, см Количество результатов Среднее значение, см Доверительный интервал, см Дисперсия Стандартное отклонение Коэффициент вариации
186,66- -186,66 1
186,71- -186,74 2
186,83- -186,89 5
186,91- -186,99 9
187,00- -187,09 16
1 187,10- -187,19 17 187,10 ±0,05 0,04262 0,2065 0,11
187,24- -187,29 3
187,30- -187,39 7
187,41- -187,47 2
187,50- -187,54 4
187,60- -187,60 1
184,76- -184,76 1
184,91- -184,99 4
185,00- -185,09 15
185,10- -185,19 19
2 185,20- -185,29 14 185,17 ±0,04 0,02964 0,1722 0,09
185,32- -185,35 12
185,40- -185,40 1
185,51- -185,58 3
185,62- -185,65 3
Анализ результатов измерений показал следующее. Результаты измерений высоты водяного столба, выполненные с помощью приборов № 1 и № 2, погруженных на глубину примерно 9 м и примерно 2 м, относятся к категории высокоточных [3].
Для подтверждения полученных выводов выполнили статистическую обработку результатов измерений водяного столба, полученных в ходе двух этапов эксперимента. При изучении метрологических характеристик оценку однородности дисперсий выполняли по критерию Фишера; оценку значимости расхождений средних результатов показаний приборов - по критерию Стью-дента [4] (табл. 4).
Таблица 4
Оценка значимости расхождений средних результатов измерений
Этап эксперимента Сравниваемые дисперсии Проверка однородности по критерию Фишера Сравнение с табличным значением критерия Стьюдента Вывод
1 этап (приборы погружены в воду на глубину примерно 9 м) Sí2 = 0,02649; S22 = 0,02287; F = 1,158 < F (0,05; Д = 60; ^ = 60) = 1,530; Дисперсии однородны. Среднее значение дисперсий 0,02468; f = 120; г = 70,35; t » t (0,001; 120) = = 3,37; Между результатами измерений высоты водяного столба, полученными с помощью прибора № 1 и прибора № 2, существует значимое систематическое расхождение, равное (2 ± 0,05) см.
2 этап (приборы погружены в воду на глубину примерно 2 м) = 0,04262; S22 = 0,02964; F = 1,438 < F (0,05; Д = 66; ^ = 66) = 1,531; Дисперсии однородны. Среднее значение дисперсий 0,03613; f = 132; г = 58,79; t » t (0,001; 132) = = 3,37; Между результатами измерений высоты водяного столба, полученными с помощью прибора № 1 и прибора № 2, существует значимое систематическое расхождение, равное (1,93 ± 0,05) см.
Анализ результатов выполненных исследований выявил разницу в показаниях приборов № 1 и № 2, обусловленную дрейфом показаний приборов, при этом прибор № 2 следует использовать в качестве контрольного прибора.
Организациям-водопользователям при выборе приборов необходимо учитывать цель выполнения измерений, в частности измерения для экологического мониторинга требуют большей точности, чем рядовые измерения, выполняемые в процессе эксплуатации.
Методика проверки датчиков гидростатического давления приборов Levelogger Edge LTCM в полевых условиях состоит из следующих действий:
- Рабочий прибор вынуть из скважины.
- Разместить на специальном подвесном устройстве рабочий и контрольный приборы.
- Приборы запрограммировать на синхронные измерения с интервалом 10 секунд между измерениями в течение 10 минут.
- Приборы погрузить в воду на максимальную глубину.
- Выдержать 6 минут приборы в воде.
- Снять показания.
- Результаты измерений из регистраторов прибора перенести в компьютер.
- Достать приборы из скважины.
- Контрольный прибор снять с подвесного устройства.
- Рабочий прибор погрузить в воду на заданную глубину.
- Снять показания прибора.
- Оценить величину систематического расхождения и точность измерений по результатам математической обработки.
- Определить величину поправки.
- Принять решение о целесообразности введения поправки в показания прибора.
Литература
1. Методика поверки 208-028-2016 Уровнемеры гидростатические «КЕДР-ДMZ» // НПО «Полином» [Электронный ресурс]. - URL: http://fogstream.ru/ (дата обращения: 15.02.2021).
2. Методические указания по производству наблюдений за режимом температуры подземных вод // Сост. Н.М. Фролов, В.Н. Шкатулкин. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1982. - 40 с.
3. ГОСТ 8.736-2011 Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. [Электронный ресурс]. - URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/ 52042 (дата обращения: 25.02.2021).
4. Смагунова А.Н., Корпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии: Учеб. пособие. - Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2008. - 339 с.
