Задание 3.

Обработка результатов измерений.

Выполнение опыта.

Определите метрологические характеристики блока индикации БИКОР – 02.

Сделайте вывод о метрологической пригодности пове-ряемого блока индикации БИКОР – 02.

4.6. Блок питания бпд-2к-24

Задание.

Определить зависимость выходного напряжения блока питания датчиков БИКОР-2К-24 от напряжения его питания.

Выполнение опыта.

Схема включения блока питания БПД-2К-24 приведена на рис. 2.7.1, см. второй лабораторный стенд на рис. 3.2.

Подключите ко входу блока питания (нижние клеммы 8 на лабораторном стенде) лабораторный трансформатор и вольтметр, а к двум его выходам (две верхние пары клемм9) – вольтметры.

На рис. 4.6.1 представлена схема лабораторной уста-новки.

БПД-

-2К-24

ЛАТР

1

220 В

2

Рис. 4.6.1. Схема лабораторной установки для изучения блока питания БПД-2К-24:

ЛАТР – лабораторный трансформатор; V– вольтметр;1, 2– первый и второй каналы блока питания

Установите с помощью лабораторного трансформа-тора напряжение питания, равное 180 В, и снимите значение напряжения на выходе блока питания. Затем запишите значение выходного напряжения при входном, равном 190 В, и т.д. Единица измерения напряжения названа в честь итальянского физика и физиолога XVIII– XIXвеков, создателя первого химического источника токаA.Volta. После этого снимите величину выходного напряжения блока питания в тех же точках, двигаясь в обратную сторону.

Результаты измерений занесите в табл. 4.6.1.

Таблица 4.6.1

Результаты измерений

Напряжение питания на входе UВХ (X), В	180 190 200 210 220 .. 250
Напряжение на выходе 1 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 2 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 1 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 2 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 1 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 2 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 1 БПД–2К-24 U(Y), В
Напряжение на выходе 2 БПД–2К-24 U(Y), В

Повторите опыт ещё раз.

Постройте на миллиметровой бумаге зависимость выходного напряжения каждого из двух каналов блока БПД-2К-24 от изменения напряжения его питания.

По формуле (4.6.1) вычислите максимальное относи-тельное отклонение стабилизированного напряжения _uкаждого из каналов

_u = , (4.6.1)

где U_max– наибольшее отклонение выходного напря-жения, В;U– номинальное выходное напряжение, равное 24 В.

Сравните эту величину с паспортным значением.

4.7. Определение динамической погрешности измерения «Корунда – т»

Практически все средства измерения имеют в своём составе инерционные элементы, а именно: подвижные механические узлы, электрические и пневматические ёмкости, индуктивности, элементы, обладающие теп-ловой инерцией, и т.п. Наличие инерционных элементов определяет инерционность всего средства измерения.

Динамическая (от греч. – относящийся к силе, силовой) характеристика средства измерения – это зависимость выходного сигнала от входного в динамическом режиме работы.

Динамическую характеристику средства измерения принято описывать дифференциальным (от лат. differentia– разность, различие) уравнением, передаточной или комплексной частотными функциями.

В подавляющем большинстве случаев динамическая характеристика средств измерения в линейной части статической характеристики, а для измерительных устройств с линейной статической характеристикой во всём диапазоне измерения, может быть описана дифференциальным уравнением вида

(4.7.1)

или соответствующей передаточной функцией

(4.7.2)

либо

Y(p)=W(p)X(p), (4.7.3)

где Y() иX()- выходной и входной сигналы средства измерения как функция времени;n– число, опре-деляющее порядок производной;а₁, … а_n– коэф-фициенты, характеризующие параметры объекта, физические и химические свойства вещества, а также различные кинетические константы;Y(p) и X(p) – изображения выходной и входной величин по Лапласу (LaplaceP.S. – французский астроном, математик и физик ХVIII-XIXвеков).

Дифференциальное уравнение (4.7.1) описывает поведение средства измерения в переходных режимах при любом законе изменения входного сигнала X().

Передаточную функцию можно рассматривать как коэффициент преобразования средства измерения в динамическом режиме.

Передаточная функция, как и дифференциальное уравнение, является исчерпывающей характеристикой инерционных свойств средств измерения.

Для определения инерционных свойств средств измерения по переходным характеристикам обычно используют заимствованное из теории автоматического регулирования понятие динамического звена. Переходные характеристики и передаточные функции типовых звеньев известны, что позволяет по форме переходной характеристики средства измерения отож-дествить его с каким-либо типовым динамическим звеном, а следовательно, определить форму передаточной функции испытываемого прибора.

На рис. 4.7.1 показаны наиболее типичные для средств измерения формы переходных характеристик, т.е. кривые переходных процессов или кривые разгона.

Кривая апоказывает изменение входного сигнала скачком от значенияХ₁доХ₂на величинуХ_А.

Переходный процесс (кривая б) соответствует безынерционному (усилительному) звену. Такой процесс характерен для электронных средств измерения.

Переходный процесс (кривая в) соответствует инерционному (апериодическому) звену первого порядка. Он характерен для большого числа измерительных устройств. Эта кривая представляет собой экспоненту (от лат.exponens- показывающий), а величинуТ(под-касательную) называют постоянной времени. Она определяет время, за которое выходной сигнал достиг бы нового установившегося значения, если бы изменялся с постоянной скоростью, равной скорости в момент скачкообразного изменения входного сигнала. Обычно значение постоянной времени определяют как интервал времени, за который выходной сигнал изменяется на 0,632 от своего приращенияY_А.

Переходный процесс (кривая г) характерен для случая, когда дифференциальное уравнение, описывающее средства измерения, имеет порядок более, чем второй. В этих случаях принято рассматривать измерительное устройство как совокупность нескольких соединённых последовательно типовых звеньев. В нашем случае – это соединение звена чистого запаздывания со временем запаздывания_зи инерционного звена с постоянной времениТ.

Х

Х₂

Х_А

Х₁

Y а

Y₂

_з Y_A

Y₁

Y Т б

Y₂

_з Y_A

Y₁ 0,632Y_A

Y Tв

Y₂ Y_A

_з

Y₁

г

Рис. 4.7.1. Переходные процессы типовых звеньев:

а – скачкообразный входной сигнал; б– безынерционное звено;в– инерционное (апериодическое) звено первого порядка;г– устройство, состоящее из звена чистого запаздывания и инерционного звена

Дифференциальные уравнения и передаточные функции рассмотренных типовых звеньев приведены в табл. 4.7.1.

Таблица 4.7.1

Типичные дифференциальные уравнения

и передаточные функции средств измерения

Кривая переходно-го процесса	Дифференциальное уравнение	Передаточная функция
Рис. 4.7.1.б	Y() = КХ()	К
Рис. 4.7.1. в
Рис. 4.7.1. г

Частные динамические характеристики средства измерения характеризуются следующими величинами.

Динамическая погрешность _Д, т.е. разность между показаниями приборахв данный момент времениt и действительным значением измеряемой величины Х_Д

_Д=Х_Д – х. (4.7.4)

Время начала реагирования (время запаздывания) _нр(_з) – время от момента изменения значения измеряемой величины на входе прибора до момента начала изменения показания (0,05Y_А, гдеY_А = Y₂ – Y₁).

Время окончания переходного процесса _ор – время от момента изменения значения измеряемой величины на входе прибора до момента окончания изменения показания (0,95Y_А).

Время переходного процесса

_пп =_ор -_нр (4.7.5)

– это время, за которое показания изменятся от 0,05 до 0,95 Y_А.

Постоянная времени Т(для процесса, описываемого уравнением экспоненты):

1 – период времени, в течение которого показание с момента начала его изменения достигает 0,632 Y_А;

2 – расстояние между точками пересечения касательной к кривой разгона с верхней и нижней асимптотами (от греч. - несовпадающий), выраженное в секундах.

Задание 1.

Снять кривую разгона измерительного преобразовате-ля «Корунд – Т».

Выполнение опыта.

Схема включения преобразователя «Корунд-Т» приведена на рис. 2.2.2, см. первый лабораторный стенд на рис. 3.1.

Подключите к выходу «Корунда – Т» (нижние клем-мы 5на лабораторном стенде) миллиамперметр или изме-ритель – калибратор «Корунд – ИК».

На рис. 4.1.1 приведена схема лабораторной установ-ки.

В сосуд с горячей (80 – 90 ^оС) водой поместите термо-зонд «Корунда – Т». Сначала через 1 секунду (от лат.secunda (divisio) – второе (деление)), а затем (после пятой секунды) через каждые 5 секунд записывайте показания блока индикации до тех пор, пока они не станут постоянными. Общее время эксперимента составляет при-мерно 120 секунд.

Результаты измерений занесите в табл. 4.7.2.

Сразу после окончания предыдущего эксперимента поместите термозонд в сосуд с холодной (водопроводной) водой и снова снимите показания блока индикации.

Результаты измерений занесите в ту же таблицу.

Задание 2.

Построить график зависимости показаний темпе-ратуры от времени.

Таблица 4.7.2

Результаты измерений

Время t (X), с	0 1 2 3 5 10 15 … 120
Температура Т(Y),^оС
Температура Т(Y),^оС

Выполнение опыта.

По данным табл. 4.7.2 нанесите экспериментальные точки на миллиметровую бумагу и постройте зависимость показаний температуры от времени Т = f(t)(рис. 4.7.2).

Задание 3.

Определить динамические характеристика термозонда «Корунда - Т».

Выполнение опыта.

По кривым на рис. 4.7.2. определить:

- время запаздывания (начало реагирования) _нр;

- время окончания реагирования _ор;

- время переходного процесса

_пп =_ор -_нр;

- постоянную времени Т,вычисленную двумя способами при повышении и уменьшении температуры;

- по заданию преподавателя динамическую погрешность;

- записать передаточную функцию измерительного преоб-разователя температуры «Корунд – Т».

ТТ₁ T₂

Т₂

_з2

Y_A1 Y_A2

_з1

Т₃

T₁

t

I II

Рис. 4.7.2. Зависимость показаний измерительного преобразователя температуры «Корунд – Т»

от времени:

I– при повышении температуры;II– при понижении температуры