5.4. Градуировка датчика probe

Процесс измерения в общем случае характеризуется, с одной сто­роны, восприятием и отображением физической величины, а, с другой, - нормированием, т. е. присвоением определенного числового значения этой величине. Присвоение значения измеряемой физической величине возможно, если осуществлена градуировка средства измерения.

Градуировка средств измерений - это экспериментальное определение его градуировочной характеристики, т. е. определение за­висимости между значениями на выходе и входе средства измерения.

Градуировка уровнемера осуществляется с использованием конкретного материала, например, воды или сыпучего продукта, уровень которого будет изменяться в заданном диапазоне измерения.

Градуировка датчика PROBE методом «по эталону»

Для того, чтобы произвести градуировку этим методом, необходимо:

1. Установить препятствие на расстоянии не менее 0,3 м (зона нечувствительности) под головкой датчика. Поверхность препятствия должна быть параллельна поверхности измерительной головки датчика.

2. Установить на выходе прибора силу тока прямо или обратно пропорциональную уровню (4 - 20 или 20 - 4 мА). При прямой зависимости 0,3 м соответствует 4 мА, при обратной 0,3 м - 20 мА (реверсивная характеристика).

Для этого нажать клавишу 4 (или клавишу 20) два раза, тем самым автоматически установится минимально возможное значение уровня 0,3 м, соответствующее значению 4 (или 20) мА. На дисплее высветится сохраненное значение.

4. Установить препятствие на расстоянии 1,5 м под головкой датчика аналогично п. 1.

5. Установить на выходе прибора силу тока, прямо или обратно пропорциональную установленному уровню. При прямой зависимости 1,5 м соответствует 20 мА, при обратной 1,5 м - 4 мА.

Для этого нажать клавишу 20 (или клавишу 4) два раза, тем самым автоматически установится значение уровня 1,5 м (как максимально возможное и удобное в условиях проведения эксперимента в лаборатории), соответствующее значению 20 (или 4) мА. На дисплее высветится сохраненное значение.

После калибровки прибор через 6 с переключится в режим «Работа» автоматически.

Градуировка датчика PROBE методом «прокрутки»

Если невозможно отградуировать прибор при помощи эталонного расстояния от уровня жидкости или сыпучего материала в емкости, то возможна градуировка методом “прокрутки”. Этот метод можно также использовать для уточнения результатов полученных “эталонным методом”.

1. Для перехода в режим «калибровка методом прокрутки» необходимо одновременно нажать клавиши датчика 4 и 20.

2. На экране дисплея появится надпись [^C4] ([^С20]) – калибровка на 4 (20) мА.

3. Через 3 с появится значение уровня соответствующее ранее установленной величине.

4. Нажатием клавиши 4 или 20 устанавливаем нужное значение уровня (уменьшая или увеличивая соответственно).

Подождать 6 с, после чего датчик автоматически переключится в режим «Работа».

5.5. Порядок выполнения работы

Для изучения принципа работы в лабораторных условиях собрана установка (рис. 4), состоящая из блока питания 24 В (1), стойки (2), к которой крепятся лотки (3) с жидким или сыпучим материалом, датчика PROBE (4) и миллиамперметра (5) для измерения токов выходных сигналов датчика.

Рис.4. Лабораторная установка

Техническая характеристика ультразвукового уровнемера приведена в табл. 1.

Таблица 1

Техническая характеристика уровнемера

Измеряемая среда	Жидкий или сыпучий продукт
Диапазон измерений	От 0,25 до 5 м (только для жидкостей)
Точность	0,25% шкалы
Окружающая среда	Температура от - 40 до + 60 0С, при монтаже на металлическом основании от - 20 0С
Выходной сигнал	4 - 20 мА
Степень защиты	IP 65
Питание	24 В
Вес	1,5 кг

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с общими сведениями об измерении уровня.

2. Изучить ультразвуковой принцип измерения уровня.

3. Познакомиться с конструкцией датчика PROBE.

4. Отградуировать прибор методом по эталону в диапазоне 0,3 - 1,5 м.

5. На отградуированном датчике снять статическую характеристику прямой и обратной зависимости выходной величины датчика тока от уровня.

6. Определить абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения.

7. Отградуировать прибор методом “прокрутки” в диапазоне 0,5 - 1,2 м.

8. На отградуированном датчике снять статическую характеристику прямой и обратной зависимостей выходной величины датчика тока от уровня.

9. Определить абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения.

10. Сделать выводы по работе.

Для этого необходимо:

- включить установку (выключателем на передней стенке блока питания БП-36, загорится лампочка);

- произвести градуировку по методикам, изложенным в разделе 5.4;

- результаты измерения занести в таблицу;

- построить статические характеристики прямой и обратной зависимостей выходной величины датчика тока от уровня.

Для определения погрешностей измерения произвести 15 измерений одного любого значения уровня (например, среднего значения) в диапазоне изменения статической характеристики.

Принять показания миллиамперметра i₁, i₂, … , i₁₅ за действительные значения.

Так как измерения являются равноточными и однородными, то за истинное значение можно принять среднее арифметическое результата измерения:

i_ист= .

Рассчитать абсолютную погрешность каждого измерения:

Δ_i1=i₁- i_ист,

Δ_i2=i₂- i_ист,

……………

Δ_i15=i₁₅- i_ист.

Определить среднее значение абсолютной погрешности и принять его за метрологическую характеристику средства измерения:

Δ = Δi_n.

Рассчитать для трех точек шкалы прибора (начало, среднее, конец) относительную погрешность датчика по выходу:

δ = ,

δ = ,

δ = ,

По полученным результатам сделать вывод о поведении относительной погрешности по всей длине шкалы.

Рассчитать приведенную погрешность:

γ = ,

где за i_N принимаем верхний предел измерения.