- •Міністерство освіти і науки україни
- •Київ нухт 2009
- •Загальні теоретичні відомості
- •1.1. Метрологія та вимірювання. Загальні поняття.
- •1.2. Засоби вимірювання. Основні метрологічні характеристики зв.
- •1.3. Похибки вимірювання
- •Лабораторна робота № 1-т-р вимірювальні перетворювачі надлишкового тиску sitrans р серіїZ та zd
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Теоретичні відомості
- •3.1. Тиск. Основні поняття. Одиниці вимірювання тиску
- •3.2. Класифікація манометрів по виду вимірюваного тиску
- •3.3. Принцип дії вимірювального перетворювача надлишкового
- •3.3.1. Загальна теорія та конструкція тензометричних перетворювачів.
- •3.3.2. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •3.3.3. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •Основні технічні та метрологічні характеристики Sitrans p zd та z:
- •3.3.4. Цифровий реєстратор Sirec ds.
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 2-т-дм деформаційні манометри
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальна теорія вагопоршневих та деформаційних манометрів
- •3.1. Вагопоршневі манометри .
- •3.2. Деформаційні манометри
- •3.3. Диференціально-трансформаторні вимірювачі тиску.
- •3.5. Електроконтактний манометр типу екм
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •5.1. Перевірення трубчастого манометра.
- •5.2. Перевірення трубчастого манометра з дтп у комплекті з рм1.
- •5.3. Перевірення електроконтактного мано вакуумметра екмв.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 3 –т- ds
- •Тиску типу sitrans р ds III
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості.
- •3.1.Класифікація манометрів за принципом дії.
- •3.2. Рідинні манометри
- •3.3. Електричні манометри опору
- •3.4. Перетворювач Sitrans p ds III
- •3.5. Загальна методика вимірювання тиску
- •Властивості ланцюгу передачі тиску.
- •4. Методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання перевірення.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 4 - t – tf2
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні теоретичні відомості про термометри опору
- •3.2. Теоретичні відомості про перетворювач sitrans tf2
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія мостових схем
- •3.2. Двоканальний мікропроцесорний вимірювач трм 200 Призначення:
- •Основні функціональні характеристики:
- •Технічні характеристики:
- •4. Опис лабораторної установки та перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •Контактні термоелектричні перетворювачі
- •3.1. Компенсаційний метод вимірювання терс термопари.
- •3.2.Термоелектричний перетворювач “Ni - Cr/Ni ” з вимірювальним перетворювачем “sitrans tk/tk – h”
- •3.3. Манометричні термометри
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7 -т – л - д логометр та автоматичний реєструвальний прилад диск-250
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.3Агальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія приладів магнітоелектричної системи
- •3.2. Будова та робота мілівольтметра
- •3.3. Будова та робота промислового логометра
- •3.4. Принцип дії та склад приладу реєстрації вимірювань диск-250
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 8- р - lu ультразвукові рівнеміри “probe lu” та “ Multi Ranger 100 “
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні поняття про ультразвук та його випромінювання
- •3.2 Загальна структурна схема ультразвукових рівнемірів (ехолотів)
- •3.3. Ультразвуковий рівнемір MultiRanger 100 з сенсором xrs – 10.
- •3.4. Ультразвуковий рівнемір Sitrans Probe lu
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Радіохвильові методи вимірювання рівня
- •3.2.Радарний рівнемір sitrans lr 200
- •Технічні характеристики
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5.Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1.Ємнісний метод вимірювання рівня.
- •3.1. Ємнісний рівнемір Sitrans lc 300
- •3.3. Електричні сигналізатори рівня
- •4. Завдання та методика до виконання роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Контрольні питання.
- •Лабораторна робота № 11 – p/г – гп
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Основні поняття про густину речовини і методи її вимірювання
- •3.2.Гідростатичний принцип вимірювання густини та рівня речовин
- •3.2.1 Гідростатичні рівнеміри та густиноміри.
- •3.2.2. П’єзометричні рівнеміри та густиноміри.
- •3.3. Перетворювач пнемо-електричний пте-4
- •Принцип роботи.
- •Прилад може працювати в таких режимах (рис.5):
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Лабораторна робота № 12 - в - fм магніто-індукційний витратомір sitrans fm mag 6000
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія магніто-індукційного методу вимірювання витрати
- •3.2. Призначення, склад та структурна схема Sitrans fm mag 6000.
- •3.3. Принцип дії водоміра схвк-1,5
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •Опис лабораторної установки та перелік приладів
- •6. Порядок проведення перевірення mag 6000
- •6. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 13 - b - c принципи вимірювання витрати та маси сипких матеріалів і визначення класу точності зв
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні відомості про вимірювання витрати та кількості речовини
- •3.2.Принципи та методи вимірювання витрати і маси сипких матеріалів.
- •3.3.Принцип дії магнітопружного ваговимірювального пристрою.
- •3.3.1. Структурна схема магнітопружного пристрою
- •3.3.2. Первинний вимірювальний перетворювач зусилля (сенсор):
- •3.3.3. Вторинний пристрій та робота його складових.
- •3.4. Загальна методика проведення метрологічної атестації (повірки) зв
- •4. Опис лабораторної установки
- •5. Методика метрологічної атестації засобів вимірювання (пристрою для вимірювання ваги).
- •5.1. Умови проведення атестації
- •5.2. Операції та засоби атестації.
- •5.3. Перевірка працездатності пристрою
- •5.4. Визначення основної похибки в нормальних умовах
- •5.5. Обробка результатів вимірювань
- •5.6. Висновок
- •6. Оформлення графіків
- •Лабораторна робота № 14- b - р витратоміри змінного та постійного перепаду тиску (ротаметр f va Trogfluxфірми «Siemens»)
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості про витратоміри змінного та постійного перепаду тиску
- •3.4. Призначення та конструкція витратоміра Sitrans f va Trogflux
- •3.5. Призначення та конструкція витратоміра рм1
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 15 – b – к (Mass)
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Основні теоретичні відомості
- •3.2. Витратомір – густиномір Sitrans fc Massflo фірми «Siemens»
- •3.3. Вимірювальний мікропроцесорний перетворювач mass 6000
- •4. Перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Опис лабораторної установки
- •6. Порядок проведення перевірення mass 6000 по водоміру схвк—1,5
- •7. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 16 – в - пс
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Вологість та методи її вимірювання.
- •3.2.Психрометричний метод вимірювання вологості в газових середовищах
- •3.2. Структурна схема первинного вимірювального
- •3.3. Електрична схема вторинного приладу автоматичного психрометра
- •3.4. Структурна схема та основні технічні характеристики вимірювача-регулятора «овен мпр51 щ4»
- •4. Перелік приладів і обладнання та їх технічна характеристика
- •5. Опис установки
- •6. Порядок виконання роботи
- •7. Обробка результатів вимірювання
- •Лабораторна робота № 17 – рН
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальна теорія
- •3.1. Потенціометричний метод аналізу складу рідин.
- •3.2. Промисловий рН-метр фірми «Діліс»
- •Бвс виконує функції:
- •Бувс виконує функції:
- •4. Методика виконання лабораторної роботи та прилади
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
3.Загальні теоретичні відомості
3.1. Загальна теорія мостових схем
Всі первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП), які використовуються для
вимірювання загально-технічних параметрів (температура, тиск, витрати, рівень тощо) технологічних процесів, можна умовно розділити на дві групи:
- активні (генераторні), які перетворюють вимірюваний параметр у напругу, електрорушійну силу, або струм, та
- пасивні (параметричні), які перетворюють параметр в опір, індуктивність та ємність.
Найбільш універсальним для вимірювання сигналів ПВП в обох випадках є:
- використовування зрівноважених та незрівноважених мостових схем для перетворення вимірювальної інформації пасивних ПВП (принцип роботи грунтується на вимірюванні зміни опору ПВП методом зрівноваженого або незрівноваженого моста); т а - використовування незрівноважених мостових схем ( як компенсаційних) для перетворення вимірювальної інформації генераторних ПВП.
На рис. 1,а приведена схема одинарного чотириплечного лабораторного
в)
Рис. 1. Вимірювальна схема одинарного моста Уітстона.
зрівноваженого моста Уітстона, який працює у комплекті з термометром опо-
ру (ТО). Мостова схема – це чотири з’єднаних між собою опори R, R, R та
R, що утворюють квадрат. Суть роботи такої схеми полягає в тому, що вона дозволяє визначити один невідомий опір R ТО за допомогою трьох відомих R, Rта R. Невідомий опір Rможе бути ввімненим (рис. 1,в) у будь-яку із сторін квадрату (вони називаються плечами моста).
До інших термінів мостової схеми відносяться: вершини моста (), верхня () та нижня () вітки моста та діагоналі живлення і вимірювальна з відповідними напругамита.
Розрізняють мости постійного та змінного струмів. До мостів постійного струму відносяться схеми мостів, в плечах яких знаходяться тільки активні опори і які живляться напругою постійного струму. До них умовно відносять і мости, які живляться змінним струмом, але при умові наявності тільки активних опорів у їхніх плечах. До мостів змінного струму відносяться схеми мостів, в плечах яких знаходяться реактивні опори і які живляться напругою
змінного струму.
У зрівноважених лабораторних та автоматичних мостах напруга у вимірювальній діагоналі повинна дорівнювати нулю у момент видачі інформації про значення невідомого опору, тобто, = 0 – це основна умова балансу (рівноваги) моста. Напруга у вимірювальній діагоналі моста при його зрівноважуванні буває в межах декількох мВ. Тому в якості приладів, їх називають нуль-приладами (НП), що фіксують момент, коли = 0, використовують прилади із високою чутливістю. В мостових лабораторних схемах постійного струму в якості НП використовують гальванометри магнітоелектричної системи, міліамперметри (рис.1,в) або спеціальні електронні підсилювачі в автоматичних мостах. Відмінності лабораторних мостів змінного струму в тому, що на низьких частотах живлення (50 Гц) в якостіНП використовують вібраційні гальванометри, а на підвищених частотах - телефони. Живлення останніх здійснюється від електронних генераторів, а як покажчики рівноваги в мостах використовуються спеціальні електронні прилади.
Виведемо залежність напруги у вимірювальній діагоналі (рис. 1,а) від значень напруги живлення та опорів плечей моста при умові, що опір НП, який ввімкнений у вимірювальну діагональ дуже великий (сотні кОм) і ним можна нехтувати (або перемикач розімкнений). В цьому випадку=у верхній вітці моста, а=- у нижній, і можемо визначити напругу у вимірювальній діагоналі як різницю потенціалів між точкамита, яка в свою чергу залежить від спадів напруг на резисторахта:
= -=. (1)
Після перетворення (їх виконати студенту самостійно!!!) залежності (1), отримуємо:
= . (2)
Умова рівноваги моста, тобто, =0, може бути досягнута, якщо чисельник рівняння (2) буде теж дорівнювати нулю. Тому, як наслідок рівноваги:
= . (3)
Рівняння (3) можемо записати у вигляді основного рівняння зрівноважування:
= . (4)
Для виконування зрівноважування в якості опору використовують реохорд, що є змінним опором, який має одночасно шкалу зміни свого опору (рис.1,а).
При умові =та досягненні, за рахунок зміни опору, умови рівноваги
моста = 0, яка фіксується нуль-приладом, - невідомий опірдорівнює.
Якщо реохорд ввімкнений в одне плече моста(рис. 1,а,б), то таку схему
зрівноважування називають схемою порівняння. В більшості випадків
рівновагу автоматичних мостів забезпечують зміною відношення двох
суміжних плечей, між яким установлюють реохорд (рис. 2.) Реохорд з опором
установлений між опорами та, а точкоювимірювальної діагоналі з напругоюдля даної схеми, є потенціал на повзунку реохорда.
В лабораторних мостах (рис. 1,а,б) зрівноважування виконують, переміщуючи повзунок реохорда вручну, а в автоматичних (рис. 2) – таке переміщення здійснюється за рахунок використовування реверсивного двигуна (РД) та спеціальної кінематичної схеми. В автоматичних мостах використовується також спеціальний електронний підсилювач ЕП, який здійснює вимірювання напруги у вимірювальній діагоналі і перетворює знак її зміни, у відповідності із рівнянням (2), на напругу змінного стуму у керуючій обмотці (ОК) РД, при чому із зсувом фази між струмом та напругою живлення в ОК, яка дорівнює або нулю, або 180в залежності від знаку відхиленнявід нуля.ЕП генерує також напругу в обмотку (ОЗ) збудження РД, підготовлюючи його до обертання. Обмотки ОЗ та ОК зсунуті в просторі на 90. Якщо міст зрівноважений, то напруга в ОК відсутня і РД не обертається. Зміна опорувиводить міст із рівноваги і на керуючій обмотці ОК з’являється напруга з зсувом фази 0 або 180. Одночасно обидві напруги на обмотках ОЗ та ОК утворюють обертальне магнітне поле, яке приводить до обертання РД за або проти годинникової стрілки. Це приводить до переміщення повзунка реохорда (в одну або протилежну сторону) в положення, яке відповідає стану нової рівноваги моста. З повзунком реохорда зв'язана стрілка його шкали, положення якої на шкалі, як правило, завчасно проградуйованій у одиницях вимірюваного параметру (наприклад, температурі), відтворює не значення шуканого опору, а безпосередньо значення вимірюваного параметру.
По способу під'єднання термометрів опору (ТО) до мостів розрізняють схеми в два та в три проводи.
За схемою в два проводи (рис. 1,а) ТО з’єднується з мостом двома
Рис. 2. Схема автоматичного моста для вимірювання температури у разі
під'єднання ТО до мосту за схемою у два проводи.
проводами з опором (з одного та другого кінців) і на результати
вимірювань буде впливати як довжина цих проводів, так і температура
середовища, в якому вони проходять. Умова рівноваги моста в цьому випадку відповідає залежності: =, а шуканий опір=- 2.
Для забезпечення градуювання ТО за такою схемою (рис.1,а), необхідно щоб незалежно від довжини дротів з’єднання (опорів ), забезпечувалась їхня постійність. Для цього, додатково (рис. 2) до опорів дротів з’єднання з опорами, у ланцюг кола вводять зрівняльні котушки з опорами2,5 Ом. Мости градуюють за такою схемою на номінальний сумарний опір дротів під'єднання, який дорівнює:= 2(+) = 5 Ом.
Але така схема не компенсує додаткову похибку від впливу зміни температури середовища (вона має значення 20 С для нормальних умов) на лінію з’єднання, яка може бути суттєвою.
Тому для виключення впливу зміни температури та довжини проводів з’єднання на результати вимірювання, застосовують схему з’єднання ТО з мостовою схемою в три дроти. Для цього в схему вводять третій дріт, яким одну із клем живлення безпосередньо під'єднують до головки ТО (рис. 1,б та рис. 3). Таким чином, одна із точок вимірювальної діагоналі (точка В на рис. 3), знаходиться на одній із клем головки ТО. Суть такої схеми з’єднання в тому, що дроти лінії з’єднання з опорами (для рис.1,б) тепер входять у суміжні плечі мостової схеми. А умова рівноваги має вигляд:
+) =.
Якщо розрити дужки цієї залежності (виконати самостійно!!!), то видно, що за умови рівності (яку в таких схемах забезпечують) та рівності опорів дротів з’єднання, яка виконується за однакової їх довжині та поперечного перерізу, довжина дротів лінії з’єднання з опоромта зміна цього опору, що визивається зміною температури навколишнього середовища, практично не впливають на результати вимірювань.
Спрощена схема автоматичного моста для вимірювання температури за тридротовою схемою ввімкнення первинного вимірювального перетворювача
приведена на рис.3.
Рис.3. Схема автоматичного моста для вимірювання температури у разі під'єднання ТО до мосту за схемою у три проводи.