42040

Изучение работы измерительной цепи для измерения температуры термометром сопротивления в комплекте с нормирующим преобразователем и вторичном прибором

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

За погрешность измерения не следует принимать погрешность измерительного прибора с помощью которого производится измерение. Погрешностью измерительного прибора является разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Погрешность измерения обусловлена многими характеристиками измерительного процесса в том числе и погрешностью измерительного прибора. Погрешность измерительного прибора определяется структурными и конструктивными особенностями самого прибора свойствами примененных в нем материалов и элементов...

Русский

2013-10-27

107.5 KB

4 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Утверждено

на заседании кафедры

« »      2006г.

Изучение работы измерительной цепи для измерения температуры термометром сопротивления  в комплекте с нормирующим преобразователем и  вторичном  прибором

Методические указания к лабораторным работам

по курсу «Технические измерения и приборы»,

«Системы управления химико-технологическими процессами»,

«Автоматизация производственных процессов»

для студентов специальностей 220301, 240301, 240801

Березники 2006 г.

                     1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Погрешности измерительных приборов

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. За погрешность измерения не следует принимать погрешность измерительного прибора, с помощью которого производится измерение. Погрешностью измерительного прибора является разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Погрешность измерения обусловлена многими характеристиками измерительного процесса, в том числе и погрешностью измерительного прибора.

Погрешность измерительного прибора определяется структурными и конструктивными особенностями самого прибора, свойствами примененных в нем материалов и элементов, особенностями технологии изготовления, градуировки.

Погрешности приборов можно классифицировать по различным признакам: единице измерения величины; характеру связи между величиной погрешности и измеряемой величиной; закономерности появления погрешности при многократных испытаниях прибора; условиям и причинам появления погрешности.

В зависимости от единицы измерения различают абсолютные, относительные и приведенные погрешности.

Абсолютная погрешность средства измерения (СИ) выражается в единицах измеряемой величины х или выходного сигнала у измерительного преобразователя (ПП). Абсолютная погрешность СИ в единицах х (или погрешность, приведенная к входу СИ) равна разности между показанием прибора хп и истинным значением измеряемой величины                                                 

                        =  хп - х                                                               (1.1.1)

Однако, поскольку истинное значение измеряемой величины остается практически неизвестным, вместо него используют действительное значение измеряемой величины Х0.

Абсолютная   погрешность   ИП,   приведенная   к   его   выходу:

у = уу0, (1.1.2)

где у = f (х) — фактический выходной сигнал ИП, соответствующий его реальной статической характеристике; у0 = f (x0) — идеальный выходной сигнал ИП, соответствующий его идеализированной (заданной) статической характеристике.

Относительная погрешность СИ равна отношению абсолютной погрешности х или ∆у к действительному значению х0 измеряемой величины х или выходного сигнала ИП у0:

      δx = Δ/x0Δ/xп

      δу = Δу/у0Δу/у

Относительная приведенная погрешность — отношение абсолютной погрешности СИ к нормирующему значению XN:

                                                                         

δп = Δ/ XN                  (1.1.3)

Чаще всего нормирующее значение выбирают равным величине диапазона измерений:  

                              XN = ХmaxXmin.     (1.1.4)

Величины δxy, δп обычно выражают в процентах:

      δx = (Δ/xп)*100%

      δу = (Δу/у)* 100%

      δп = (Δ/ XN )* 100%

В технике применяют приборы для измерения лишь с определенной заранее заданной точностью — основной погрешностью, допускаемой нормами.

Если прибор работает в условиях, отличных от нормальных, то возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора. К дополнительным погрешностям относятся: температурная, вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной; установочная, обусловленная отклонением положения прибора от нормального рабочего положения, и т. п. За нормальную температуру окружающего воздуха принимают 20°С, за нормальное атмосферное давление 101,325 кПа.

Обобщенной характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими параметрами, влияющими на, точность средств измерения; значение параметров установлено стандартами на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения. Измерительным приборам, пределы допускаемой основной погрешности которых заданы в виде приведенных (относительных) погрешностей, присваивают классы точности, выбираемые из ряда следующих чисел:

(1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)*10n, где п = 1; 0; -1; -2 и т. д.

Класс точности измерительного прибора равен наибольшему значению δп mах,   выраженному в процентах:      

                                                            ∆max

K = δп mах *100 = -------------- 100        (1.1.5)

                                     Xmax - Xmin 

Государственными стандартами для разных приборов установлены различные классы точности, которые указывают на циферблате прибора.

Для определения погрешности измерительного прибора производится поверка средства измерения. Поверкой называется операция сравнения показаний поверяемого прибора с показаниями образцового прибора. По результатам этой поверки определяются метрологические характеристики средства измерения и делается заключение о возможности его эксплуатации.

Для измерительных систем обычно нормируются те же метрологические характеристики, что и для измерительных устройств.
      При выполнении технологических измерений имеется лишь информация о метрологических характеристиках измерительных устройств, входящих в измерительную систему. Обычно эта информация представляется в виде класса точности, что для измерительных устройств, используемых для технологических измерений, соответствует пределу допускаемой приведенной погрешности. Поэтому для приближенной оценки приведенной погрешности измерительной системы из
n  включенных последовательно преобразователей с линейными функциями преобразования используют выражение:

(1.1.6)

где γ — приведенная погрешность io преобразователя.

Оценка погрешности измерительных систем, полученная с помощью выражения (1.1.6), является максимальной, так как предполагает одновременное появление максимальных погрешностей одного знака при любых значениях измеряемой физической величины у всех измерительных преобразователей, составляющих конкретную измерительную систему. Для получения более реальной погрешности измерительных систем суммирование приведенных
погрешностей преобразователей осуществляется вероятностным методом, т.
е. используют выражение:

                       (1.1.7)

При этом предполагается, что погрешности всех преобразователей независимы, закон распределения погрешностей для каждого из преобразователей является равномерным (см. рис. 1.9, а), а значение предела допускаемой приведенной погрешности определяет границы этого распределения.

1.2. Назначение нормирующего преобразователя. 

Нормирующие (промежуточные) преобразователи предназначены для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей, не имеющих унифицированного сигнала  и выходного сигнала переменного тока в унифицированный сигнал постоянного тока. Введение нормирующих преобразователей позволяет сочетать преобразователи с информационно-вычислительными машинами и вторичными приборами, имеющими входной сигнал в виде унифицированного сигнала.

       1.3. Назначение вторичного прибора.

Вторичные приборы предназначены для преобразования сигнала измерительной информации первичного (термометр сопротивления, термоэлектрический преобразователь) или нормирующего преобразователя в форму удобную для непосредственного восприятия. Вторичные приборы обычно оснащаются шкалами или другими индикаторами, по которым можно произвести отсчет измеряемой величины. Входные сигналы вторичного прибора должны соответствовать градуировке применяемого первичного преобразователя (термометр сопротивления, термоэлектрический преобразователь) или типу и величине применяемого унифицированного сигнала.

1.4. Назначение  лабораторного стенда                                

Стенд предназначен для выполнения лабораторной работы по изучению работы преобразователя измерительного Ш9322Ц в комплекте с вторичным прибором  РП160.

На стенде установлены: вторичный прибор РП160, измерительный преобразователь Ш9322Ц, образцовый магазин сопротивления МСР63.

2. Выполнение работы

2.1.  Цель работы.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты закрепляют  знания по разделу «Измерение температуры» и «Дистанционная передача сигнала измерительной информации» теоретического курса «Автоматизация производственных процессов», «Системы управления химико-технологических процессов». Студенты знакомятся с принципом действия, назначением преобразователя измерительного Ш9322Ц в комплекте с вторичным прибором  РП160. Определяют метрологические характеристики измерительной цепи.

2.2. .Предварительная подготовка.

  •  Изучить теоретический материал, относящийся к работе.
  •  Подготовить приборы и оборудование для проведения работы: магазин сопротивления МСР63, нормирующий измерительный преобразователь Ш9322Ц, автоматический милливольтметр РП160.
  •  Изучить схему измерительной цепи рис.2.1

2.3. Лабораторный стенд 2-3

На стенде 2-3 установлены автоматический милливольтметр РП160, нормирующий измерительный преобразователь Ш9322Ц, магазин сопротивления МСР63 .

                                                                                                                                               

                                   

                                                                                                 2

                     

                           

                         

                                            

Рис.2.1 Схема измерительной цепи

2.4 Порядок выполнения работы.

  1.  Собрать измерительную схему
  2.  Подключить к клеммам R магазин сопротивлений МСР-63.
  3.  Занести в протокол табл. №1   характеристики используемых приборов
  4.  Занести в столбец 1 табл. №1   все значения температур, поверяемых отметок шкалы и соответствующие им  значения сопротивлений по  градуировочной таблице(приложение 1) в столбец 2 протокола поверки.
  5.  Магазином сопротивления МСР-63 подобрать (набрать) такое сопротивление, чтобы
    стрелка автоматического моста установилась на  отметку шкалы «0».
  6.  Произвести отсчет величины сопротивления на МСР-63 и записать в протокол поверки (столбец 3).
  7.  По градуировочной таблице перевести значения сопротивления в значения температуры и занести их протокол поверки (столбец 4).
  8.  Произвести последовательно отсчеты величины сопротивления  для значений шкалы прибора 0, 40, 80, 120, 160 и 200 0С (прямой ход) аналогично пп. 5,6,7. Результаты занести в протокол поверки (столбцы 3, 4)
  9.  Произвести последовательно отсчеты для значений шкалы прибора 200, 160, 120, 80, 40 от отметки шкалы, соответствующей верхнему пределу измерения  до 00С  (обратный ход)  аналогично пп. 5,6,7.  Результаты занести в протокол поверки (столбцы 5, 6).

По результатам поверки рассчитывается абсолютная погрешность для прямого и обратный ход стрелки вторичного прибора. Абсолютная погрешность рассчитывается по формуле 1.1.1, как разность между действительным значением измеряемой величины и значением, полученным в результате измерения. Результаты занести в протокол поверки (столбцы 7, 8).

  1.   По результатам поверки рассчитывается вариация, как  разница между показаниями прибора  при прямом и обратном ходе на одной отметке шкалы. Результаты занести в протокол поверки (столбцы 11, 12).
  2.  По результатам поверки рассчитывается относительная приведенная погрешность; результаты расчета заносятся в протокол табл. №1столбцы 9, 10.
  3.  Рассчитывается погрешность измерительной цепи по формуле 1.1.7.
  4.  Сравнить максимальную относительную приведенную погрешность (столбцы 9 и 10) с погрешность измерительной цепи (п.12) и сделать вывод о пригодности приборов к эксплуатации.
  5.  Сделать выводы, оформить отчет

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

                 В отчете по лабораторной работе должно быть следующее;

  1.  Цель проведения работы.
  2.  Краткое описание средств измерения и оборудования.
  3.  Порядок выполнения работы
  4.  Статическая характеристика
  5.  Выводы по работе.


таблица №1

Протокол определения погрешности

Тип вторичного прибора  ____________№_________   класс точности____   Шкала ____________  Диапазон изменения входного сигнала___________

Тип нормирующего преобразователя____________№_________   класс точности______         Пределы измерения  от____до___градуировка______

Диапазон изменения выходного сигнала________________________

Образцовый прибор тип ____  № класс точности______

Поверяемые отметки шкалы

Табличные значения сопротивления

Показания образцового      прибора

Абсолютная погрешность        прибора

Относительная приведенная погрешность прибора

Вариация

прямой ход

обратный ход

прямой ход

обратный ход

прямой ход

обратный ход

0С

Ом

Ом

0С

Ом

0С

0С

0С

%

%

Ом

0С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

40

80

120

160

200

Наибольшая относительная приведенная погрешность_____________________

                                                             Прибор к эксплуатации годен(не годен)__________________


Контрольные вопросы

  1.  Назначение преобразователя Ш9322Ц.
  2.  Назначение вторичного прибора РП160.
  3.  Назначение и область применения измерительного преобразователя Ш9322Ц и вторичного прибора РП160.
  4.  Какой выходной сигнал используется в измерительном преобразователе Ш9322Ц?
  5.  Какой входной сигнал используется во вторичном приборе РП160?
  6.  Какому диапазону входного сигнала соответствует диапазон выходного сигнала измерительного преобразователя Ш9322Ц?
  7.  Что определяет минимальное и максимальное значения шкалы вторичного прибора РП160?
  8.  Что такое градуировка термометра сопротивления?
  9.  Как определить погрешность последовательно соединенных приборов ?
  10.  Как определить абсолютную погрешность?
  11.  Как определить относительную приведенную погрешность?
  12.  Что означает буква «Ц» в обозначении измерительного преобразователя Ш9322Ц?

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  М..В. Кулаков  

       Технологические измерения и приборы для химических производств

       Москва,  «Машиностроение» 1983

  1.  Н..Г. Фарзане

       Технологические измерения и приборы.

     «Высшая школа» 1989

  1.  В.В. Пронько

Технологические измерения и КИП в пищевой промышленности.

Москва, ВО «АГРОПРОМИЗДАТ», 1990 г.

3. Г.И.Лапшенков, ЛМ.Полоцкий.

Автоматизация производственных процессов в химической промышленности (Технические средства и лабораторные работы) Москва, «Химия», 1988 г.

  1.  В.С. Чистяков

Краткий справочник по теплотехническим измерениям

«Энергоатомиздат» 1990


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47159. Формирование принципов редактирования в издательской практике России 40–50-х годов XIX века 70.5 KB
  Журналы расходились по всем концам России становились умственной и духовной пищей передавались из рук в руки зачитывались до дыр. Современники не случайно называли действовавший устав чугунным понимая опасность такой ситуации в России. Белинского в теорию редактирования В работах Белинского поднимаются вопросы о целях и задачах печати в России особенно это касается вопросов создания журнала его популярности отличий журнала от газеты характере журнала и его отделов и т.
47161. Государственный экологический контроль. Права государственных экспертов 71.28 KB
  Государственный контроль в области охраны окружающей среды государственный экологический контроль осуществляется федеральными органами исполнительной власти и органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации. Государственный контроль в области охраны окружающей среды государственный экологический контроль осуществляется в порядке установленном Правительством Российской Федерации. В случае если при строительстве реконструкции капитальном ремонте объектов капитального строительства предусмотрено осуществление...
47162. Subordinate clauses of adverbial positions 71.5 KB
  Adverbial clauses are usually classified according to their meaning, that is, according to the relation they bear to the main clause. They differ from nominal and attributive clauses in that they are introduced by conjunctions with a more distinct meaning
47163. Загальна характеристика судової системи України. Місцеві державні адміністрації, їх повноваження 66 KB
  Конституційний Суд України є єдиним органом конституційної юрисдикції в Україні. Система судів загальної юрисдикції відповідно до Конституції України будується за принципами територіальності і спеціалізації. Систему судів загальної юрисдикції складають:1 місцеві суди;2 апеляційні суди Апеляційний суд України;3 Касаційний суд України був визнаний неконституційним за рішенням Конституційного Суду України;4 вищі спеціалізовані суди;5 Верховний Суд України.
47164. Предпринимательские функции государства. Особенности функционирования государственных предприятий и их виды 71.9 KB
  Теория безработицы. Причины и формы безработицы. Последствия безработицы закон Оукена. Взаимосвязь инфляции и безработицы.
47166. Региональный уровень организации управления 72 KB
  Многозначность понятия региона отражена в нормативных актах Российской Федерации например в утвержденных 3 июня 1996 года Основных положениях региональной политики в РФ. В данном документе регион трактуется как часть территории Российской Федерации обладающая общностью природных социальноэкономических национальнокультурных и иных условий. Регион может совпадать с границами территории субъекта федерации либо объединять территории нескольких субъектов Российской Федерации. Регионы как субъекты федерации в федеративном государстве...