- •Введение
- •Общие сведения об измерениях, средствах измерений и погрешностях понятие об измерении
- •Понятия о средствах измерения
- •Основные понятия о метрологических характеристиках средств измерений основные определения
- •Оценка погрешностей при технических измерениях
- •Оценка и учет случайных погрешностей
- •Лабораторная работа № 1 изучение принципа действия и конструкции термоэлектрических термометров Общие сведения
- •Порядок выполнения работы:
- •Обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 2 поверка термоэлектрических термометров Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 3 изучение принципа действия, конструкции и поверки термометров сопротивления Общие сведения
- •Методика испытания термометра сопротивления
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 4 изучение принципа действия, устройства и поверки нормирующего преобразователя Общие сведения
- •Порядок выполнения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 5 изучение принципа действия и конструкции логометра Общие сведения
- •Методика поверки логометра и схема лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 6 изучение принципа действия, устройства и поверки деформационных и тензометрических манометров Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 7 определение коэффициента расхода диафрагмы Общие сведения
- •Порядок выполнения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 8 изучение конструкции и принципа действия электрохимических газоанализаторов на твердом электролите Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 9 изучение конструкции ипринципа действия термохимических газоанализаторов Общие сведения
- •Порядок выполнения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 10 изучение принципа действия дифференциально-трансформаторной системы передачи информации Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 11 определение динамических свойств датчиков температуры Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 12 изучение принципа действия токовой системы передачи информации Общие сведения
- •Порядок проведения работы
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 13 изучение принципа действия преобразователя теплового потока Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 14 измерение теплового потока через тепловую изоляцию трубопровода Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа №15 изучение принципа действия инфракрасного бесконтактного термометра Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Лабораторная работа № 16 изучение принципа действия и конструкции влагомера твердых и сыпучих тел Общие сведения
- •Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
- •Оформление отчета
- •Литература
- •Приложения Термо – э. Д. С. Термоэлектрических термометров типа тпп стандартной градуировки пп при температуре свободных концов 0˚с.
- •Сведения об авторах
Порядок проведения работы и обработка полученных результатов
Для определения коэффициента передачи дифференциально-трансформаторной системы необходимо снять ее статическую характеристику Iвых = f(Р), т.е. зависимость тока на выходе нормирующего преобразователя от давления в кг / см2, подаваемого на датчик МЭД прессом. Статическая характеристика позволяет определить крутизну характеристики датчика и преобразователя совместно, для которой входной величиной является давление от 0 до 20 кг / см2, а выходной величиной является ток I = 0...5 мА. По результатам статической характеристики можно найти величину коэффициента передачи системы как отношения, имеющего размерность (мА / кг/ см2).
(10.1)
Для снятия статической характеристики необходимо заполнить таблицу замеров.
Таблица 10 Измерения и расчеты
№ пп |
Значение входной величины Р, кг / см2 |
Значение выходной величины I, мА |
Крутизна характеристики (коэффициент передачи) К, мА / кг / см2 |
|
0 |
|
|
|
5 |
|
|
|
10 |
|
|
|
15 |
|
|
|
20 |
|
|
Создавайте прессом избыточное давление только до заданных значений входной величины Р кг / см2, указанных в таблице, и при этом записывайте соответствующие значения выходной величины тока I, мА, в графу той же таблицы. По полученным данным постройте график зависимости I = f(P), по которому определите крутизну характеристики, т. е. коэффициент передачи К.
Оформление отчета
Отчет должен содержать:
1 цель работы;
2 краткий порядок проведения измерений;
3 таблицу измерений и расчетов (таблица 10.1);
4 график статической характеристики;
5 выводы.
Лабораторная работа № 11 определение динамических свойств датчиков температуры Общие сведения
Основными датчиками температуры, работающими в комплекте с современными контрольно-измерительными и регулирующими приборами, в большинстве случаев являются термопары.
К числу достоинств термоэлектрических термометров следует отнести достаточно высокую степень точности, широкий диапазон измеряемых температур, возможность осуществления дистанционной передачи информации, автоматической записи показаний и использования в автоматических системах регулирования. Они отличаются высокой чувствительностью и незначительной инерционностью.
Обеспечение наиболее высокого качества контроля и регулирования температур достигается в том случае, если термопара обладает хорошими статическими и динамическими характеристиками.
Статическая характеристика термопары представляет собой зависимость термо - э.д.с. от температуры горячего спая при температуре холодного спая постоянной или равной О оС (рисунок 11.1). Для большинства промышленных термопар эти характеристики фактически линейны.
Статические свойства термопар (рисунок 11.1) зависят от крутизны характеристики .
Чем круче характеристика термопары, тем выше ее чувствительность к изменению температуры.
Чем больше крутизна статической характеристики, тем больше э.д.с. термопары при таком же диапазоне изменения температуры.
Из термопар, приведенных на рисунке 11.1, наиболее чувствительной будет хромель-копелевая термопара.
Статические свойства термопар зависят от материала термоэлектродов.
С точки зрения исследования динамических свойств элементов регулирования, в том числе и термопар, очень важно различать их по характеру переходных процессов, а не по конструктивному выполнению.
Составим дифференциальное уравнение термопары.
Регулируемой величиной ее является температура корпуса θ, от которой изменяется по линейному закону термо - э.д.с.
Е = (11.1)
Пусть внутренняя температура помещения вн. Поместим термопару из среды с температурой помещения вн в сосуд с кипящей водой к.
Количество тепла, которое отдает кипящая вода термопаре, будет равно
F(к - ) dt, (11.2)
где - коэффициент теплопередачи; F – площадь поверхности корпуса термопары.
За время dt термопара нагреется на d оС и получит количество тепла
C m d , (11.3)
где C - теплоемкость материала, из которого изготовлен ее корпус;
m - масса материала.
Пренебрегая потерями энергии в окружающую среду, можем записать
C m d. = F(к - ) dt (11.4)
или
+ θ = θк, (11.5)
Тогда, с учетом = E / γ, получаем
+ Е = γ θк (11.6)
Затем можем записать дифференциальное уравнение термопары в общем виде
(11.7)
Здесь Т = [с], К = γ [мВ / °С]
Кривая разгона для данных термопар, как апериодического звена, может быть построена по уравнению, которое является решением дифференциального уравнения (11.7)
Е(t)вых = (к - вн)к ( ), (11.8)
где к - коэффициент передачи.
Т - постоянная времени, которая представляет собой время, через которое э.д.с. термопары достигла бы установившегося значения, если бы ее изменение протекало с постоянной скоростью, равной скорости изменения в начальный момент времени. Это есть проекция на ось времени касательной к кривой из начала координат до пересечения с касательной к кривой при установившемся значении теплового равновесия.
Рисунок 11.1 – Статические и динамические характеристики термопары
Процесс нагревания или охлаждения термопары можно разделить на три стадии (рисунок 11.1):
1 дорегулярный режим (начальный участок), при котором еще не произошло выравнивание температуры между корпусом и термоэлектродом за счет теплоизолирующих свойств материала, находящегося между ними (воздух, изолятор и т.д.).
2 регулярный режим, при котором тепло- и электроизоляционные материалы беспрепятственно передают все тепло от корпуса к электроду. С этого момента начинает быстро расти по времени ЭДС термопары.
3 режим теплового равновесия наступает через некоторое время, когда подведенное тепло dQ становится равным потерям тепла на излучение αизлF( - вн).
Чтобы избежать погрешностей при измерении температуры горячих сред с помощью термопар, э.д.с. должна находиться глубоко в зоне теплового равновесия.
Поэтому постоянная времени Т является основной величиной, характеризующей динамические свойства термопар, определяя их инерционность.
По величине инерционности термопары подразделяются на малоинерционные до 5 с; средней инерционности до 60 с и большой инерционности 180 с.
Для термопар со значением показателя тепловой инерции более 180 с инерционность не нормируется.
В государственных стандартах на технические термопары оценка инерционности производится по времени, в течение которого э.д.с. термопары, перенесенной из воды с комнатной температурой в кипящую воду, не доходит до значения соответствующего 100 ºС, на 10 % от полного интервала измерения температуры воды, т.е. примерно на 8 ºС.
Динамические свойства термопары зависят от конструктивного оформления (массы корпуса, применяемых тепло- и электроизоляционных материалов и т.д.).
Термопары хромель-алюмель (далее ХА) и хромель – копель (далее ХК) являются апериодическими звеньями, передаточные функции и кривые разгона которых приведены на рисунке 11.2. Термопара ХК имеет запаздывание, равное времени прогрева теплоизоляции, - постоянная запаздывания. Таким образом, данная термопара представляет собой два последовательно соединенных звена апериодическое и запаздывающее.
Рисунок 11.2 Определение динамических свойств датчиков температуры
Схема лабораторной установки
Лабораторная установка (рисунок 11.3) для снятия кривых разгона исследуемых термопар состоит из: термопары – 1; сосуда с кипящей водой – 2; электронагревателя – 3 и цифрового вольтметра – 4.
Рисунок 11.3 Схема лабораторной установки