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

7873. Психология личности. Современные теории личности 29.79 KB
  Психология личности Проблема личности в психологии Современные теории личности Психика и мозг Проблема личности в психологии Психолог Немов выделил соотношение понятий человек (родовое понятие, указывающее на принадлежность к выс...
7874. Психология личности. Темперамент, характер, способности 20.55 KB
  Психология личности Психика и организм Темперамент, характер, способности Роль темперамента в трудовой деятельности Психика и организм Источником информации о психике может служить не только внешность и особенности поведения, но и общая конституция ...
7875. Понятие и виды общения. Барьеры общения 21.2 KB
  Психология общения Понятие и виды общения Барьеры общения Понятие и виды общения Общение - процесс взаимодействия людей, при котором происходит обмен информацией, а так же влияние и воздействие на поведение, активность и деятельность партнеров...
7876. Конфликты и их разрешение. Межличностные отношения в группе и коллективе 42.4 KB
  Конфликты и их разрешение. Межличностные отношения в группе и коллективе Конфликты и их разрешение Конфликт - сложное социальное, психологическое явление под которым понимается столкновение противоположных взглядов, действий, интересов различны...
7877. Все мы разные: толерантность 89 KB
  Все мы разные: толерантность Цель:познакомить учащихся с понятием толерантность, с основными чертами толерантной и интолерантной личности Задачи: Обучающая: дать учащимся возможность оценить степень своей толерантности Развиваю...
7878. Сутність та форми використання доказів 22.53 KB
  Сутність та форми використання доказів Всебічна оцінка доказів завершується побудовою висновків у справі та обґрунтуванням рішень, які приймаються щодо використання доказів. Докази використовуються не тільки для формулювання та обгрунтування висновк...
7879. Загальна характеристика елементів процесу доказування 44 KB
  Загальна характеристика елементів процесу доказування Одним із найважливіших завдань сучасної Української держави і суспільства в цілому є забезпечення суворого додержання законності, викорінення будь-яких порушень громадського порядку, ліквідація з...
7880. Збирання доказів при розслідуванні злочинів 104.5 KB
  Збирання доказів при розслідуванні злочинів. Поняття та зміст збирання доказів. Будучи специфічним, процес доказування є особливим різновидом інтелектуальної діяльності суб’єктів розслідування. Найбільш складним її елементом є збирання та фор...
7881. Поняття та зміст оцінки доказів 29.11 KB
  Поняття та зміст оцінки доказів Найважливішим елементом процесу доказування є оцінка доказів. Вона вважається однією із проблем кримінального судочинства і є, як зазначає В.Д. Арсеньєв, душой уголовно-процессуального доказывания. Оцінка дозв...