- •Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами
- •Технические средства контроля в системах управления технологическими процессами Учебное пособие
- •1. Контроль давления
- •1.1. Определение понятия «давление», и соотношение между единицами давления
- •1.2. Классификация приборов для измерения давления по виду измеряемого давления
- •1.3. Классификация приборов для измерения давления по принципу действия
- •1.4. Классификация пружинных приборов для измерения давления по типу чувствительного элемента
- •1.5. Понятие «поверка» рабочего измерительного прибора
- •1.6. Классификация погрешностей измерения
- •1.6.1. Случайная погрешность
- •1.6.2. Систематическая погрешность
- •1.7. Абсолютная, относительная, приведённая погрешности измерительного прибора. Вариация показаний прибора
- •1.8. Класс точности приборов
- •1.9. Устройство, принцип действия и область применения приборов с упругими чувствительными элементами
- •1.10. Возможные источники систематических погрешностей приборов с упругим чувствительным элементом
- •1.11. Устройство и принцип действия грузопоршневого манометра мп -60
- •1.12. Устройство и принцип действия датчика давления «Сапфир-22 ди»
- •2. Контроль температуры
- •2.1. Термоэлектрические преобразователи
- •2.1.1. Принцип измерения температуры термоэлектрическим методом. Конструкция термопары
- •2.1.2. Типы стандартных термопар и диапазоны изменяемых температур для каждого их вида
- •2.1.3. Термопреобразователи с унифицированным токовым выходным сигналом. (тхау)
- •2.1.4. Применение термоэлектродных проводов и их свойства
- •2.1.5. Измерительные приборы применяемые комплексно с термопарами для измерения температуры
- •2.1.6. Принцип действия магнитоэлектрического милливольтметра
- •2.1.7. Схема, исключающая, влияние отклонений температуры свободного спая термопары на показания милливольтметра, электронного потенциометра
- •2.1.8. Сущность нулевого (компенсационного) метода измерения тэдс
- •2.1.9. Назначение всех элементов электронной функциональной схемы автоматического потенциометра
- •2.2. Термопреобразователи сопротивления.
- •2.2.1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления
- •2.2.3. Отличие терморезисторов от металлических термопреобразователей сопротивления
- •2.2.5. Измерительные приборы, применяемые в комплекте с термопреобразователями сопротивления
- •2.2.6. Уравновешенные мосты
- •2.2.7. Преимущества трехпроводной схемы подсоединения термопреобразователя сопротивления
- •2.2.8. Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора.
- •2.2.9. Неуравновешенные мосты.
- •3. Контроль расхода
- •3.1.Физический смысл понятий «расход» и «количество»
- •3.2. Приборы для измерения расхода и количества вещества
- •3.3. Основные принципы измерения расхода
- •3.4. Классификация приборов для измерения расхода и количества.
- •3.5. Градуировочная характеристика средств измерения
- •3.6. Сущность измерения расхода по методу переменного перепада давления
- •3.6.1. Типы сужающих устройств, регламентированные рд 50-213-80
- •3.6.2. Схема установки для определения расхода воды методом переменного перепада давлений
- •3.6.3. Источники возможных погрешностей комплекта – расходомера при измерении расхода методом переменного перепада давлений
- •3.7.2. Схема установки для определения расхода посредством расходомера постоянного перепада давления и его градуировки.
- •3.8. Кориолисовы (массовые) расходомеры.
- •4. Контроль уровня
- •4.1. Методы измерения уровня жидкости, применяемые в химической промышленности
- •4.2. Принцип работы гидростатического уровнемера. Дифманометр типа дм
- •4.3. Принцип работы емкостного уровнемера
- •4.5. Радарные измерители уровня
- •Библиографический список
- •Печатается в авторской редакции
2.2.3. Отличие терморезисторов от металлических термопреобразователей сопротивления
Полупроводниковые термометры сопротивления изготавливаются из окислов различных металлов с добавками. Наибольшее распространение имеют термометры сопротивления кобальто-марганцевые (КМТ) и медно-марганцевые (ММТ), используемые для измерения температур в пределах от - 90°С до +180°С. В отличие от металлических сопротивление этих термометров при увеличении температуры уменьшается по экспоненциальному закону, благодаря чему они имеют высокую чувствительность. Однако изготавливать полупроводниковые термометры со строго одинаковыми характеристиками не удается, поэтому они градуируются индивидуально. Чаще всего их используют в качестве датчиков различных автоматических устройств [1,3].
2.2.4. Градуировка термопреобразователя сопротивления. Градуировки технических платиновых и медных термопреобразователей сопротивления
Градуировкой называется операция, в ходе которой делениям шкалы прибора придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения. При градуировке термопреобразователей сопротивления используют потенциометрический метод измерения величины сопротивления термометра сопротивления. Переключатель П2 включают, П3 отключают. Тогда в цепь источника регулируемого напряжения 2 последовательно будут включены термометр сопротивления Rt (7), образцовые сопротивления RN = 100 Ом и контрольный миллиамперметр 3. Посредством переключателя И к переносному потенциометру ПП (1) могут поочередно присоединяться термометр сопротивления Rt или образцовое сопротивление RN. Ток в цепи, контролируемый миллиамперметром 3, поддерживается постоянным, не превышающим 5 мА. (рис. 10)
Установив в водяной бане 10 необходимую температуру, потенциометром 1 измеряют разности потенциалов при неизменном токе в цепи:
-на образцовом сопротивлении: UN = IRN;
-на термометре сопротивления: Ut = IRt.
Величину сопротивления рассчитывают по уравнению:
Rt = (Ut/UN)·RN
Градуировка термометра сопротивления выполняется при температурах 0; 20; 40; 60; 80 и 100°С. Для градуировки при 0°С термометр сопротивления помещают в термостат с тающим льдом. Градуировка его при других температурах производится с помощью водяной бани 10, в которой температура устанавливается стрелкой задатчика манометрического термометра 6. Момент снятия показаний определяется визуально по образцовому ртутному термометру 11 через 5 мин после прекращения изменений его показаний.
Полученные данные заносят в таблицу и наносят на график, по оси абсцисс которого откладывают действительные значения температуры в водяной бане 10, определяемые по показаниям образцового ртутного термометра в °С, а по оси ординат - величины сопротивлений термометра сопротивления Rt.
2.2.5. Измерительные приборы, применяемые в комплекте с термопреобразователями сопротивления
В качестве измерительных приборов термометров сопротивления применяются логометры, а также уравновешенные и неуравновешенные мосты. Для полупроводниковых термосопротивлений измерительными приборами обычно служат неуравновешенные мосты [1].
Логометры — это магнитоэлектрические приборы, подвижная система которых состоит из двух жесткоскрепленных между собой рамок, расположенных под некоторым углом друг другу (в предельном случае в одной плоскости).
Угол поворота такой подвижной системы есть функция отношения токов в обеих рамках:
= f(I1/ I2),
где I1, I2 - токи, протекающие по рамкам.
В определенных пределах колебания напряжения источника питания не влияют на показания прибора [1].
Таким образом, в логометре совмещены достоинства уравновешенных (независимость от колебаний напряжения источника питания) и неуравновешенных мостов (непосредственное измерение).
Рассмотрим схему логометра (рис. 11). Постоянный магнит снабжен полюсными наконечниками N и S с эллиптическими выточками. Центры выточек полюсных наконечников смещены относительно центра сердечника. Между полюсными наконечниками расположен цилиндрический сердечник из мягкой стали, вокруг которого вращается подвижная система из двух рамок - R1 и R2. К рамкам прикреплена стрелка, перемещающаяся вдоль шкалы, проградуированной в градусах. Воздушный зазор между полюсными наконечниками и сердечником неравномерен. Поэтому магнитная индукция меняется (наибольшее значение в середине полюсных наконечников, наименьшее - у края), являясь функцией угла поворота от среднего положения.
К рамкам подводится ток от общего источника питания (сухой батареи). В рамку R1 ток поступает через постоянное сопротивление R, в рамку R2— через сопротивление термометра Rt. Направление токов I1 и I2 таково, что вращающие моменты рамок оказываются направленными навстречу один другому и соответственно равны:
M1 = c1B1I1; M2 = с2B2I2,
где с1 и с2 - постоянные, зависящие от геометрических размеров и числа витков рамок; B1 и В2 — магнитные индукции в зоне расположения рамок [1].
Если сопротивление рамок одинаково и R = Rt, то I1 = I2, т. е. вращающие моменты рамок равны. При этом подвижная система находится в среднем положении.
При изменении сопротивления Rt термометра вследствие нагрева (или охлаждения), через одну из рамок потечет ток большей величины, равенство моментов нарушится, и подвижная система начнет поворачиваться в сторону действия большего момента. При вращении подвижной системы рамка, по которой течет ток большей величины, попадает в зазор с меньшей магнитной индукцией, вследствие чего действующий на нее момент уменьшается. Наоборот, другая рамка входит в зазор с большой магнитной индукцией, и ее момент увеличивается. Вращение рамок продолжается до тех пор, пока их вращающие моменты станут снова равными.
Для рамок одинаковой конструкции из соотношения М1=М2 таким образом имеем:
.
При изменении Rt изменяется отношение I1/I2. Рамки вращаются до тех пор, пока при новом положении рамок отношение В2/В1 не сравняется с соотношением I1/I2.