Конфигурирование измерительного канала температуры на основе компенсационного метода измерения тэдс.

КОНФИГУРИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ТЕМПЕРАТУРЫ на основе КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ тэдс.

Изучение И ПОВЕРКА АВТОМАТИЧЕСКИХ

ПОТЕНЦИОМЕТРОВ.

 

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 140100 – Промышленная теплоэнергетика

Энергетического института

 

 

Томск 2012

УДК 621.1.002 – 05

Изучение и поверка автоматических потенциометров.

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 140100 – Промышленная теплоэнергетика Энергетического института. – Томск: Изд-во ТПУ, 2012. – 14 с.

 

 

Составитель старший преподаватель Григорьева М.М.

 

Рецензент доцент, канд. техн. наук Волошенко А.В.

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов «___»___________2012 г.

 

Заведующий кафедрой АТП,

канд. техн. наук, доцент ___________________Озерова И.П.

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы заключается в освоении принципов построения измерительного канала температуры на основе компенсационного метода измерения ТЭДС, изучении конструкции и принципа действия автоматических приборов для измерения температуры, работающих в комплекте со стандартными термоэлектрическими преобразователями, изучении эталонных средств, применяемых для поверки автоматических потенциометров, приобретении навыков работы с эталонными средствами и освоении методики поверки автоматических приборов для измерения температуры.

Задачами лабораторной работы являются:

- составление измерительного канала температуры, оценка погрешности измерения температуры;

- изучение принципа действия и устройства автоматических приборов

для измерения температуры в комплекте с термоэлектрическими пре-
образователями стандартных номинальных статических характери-
стик;

- выполнение операции поверки автоматических потенциометров;

- обработка результатов поверки автоматических потенциометров;

- исследование зависимости погрешности прибора от значения измеряемой величины.

 

 

Если

E_т = i₁(mR _Э + R_н) - i₂R_м, (2)

 

то напряжение U_в = 0, напряжение на обмотке управления ОУ электродвигателя ДС отсутствует и движок реохорда неподвижен. Стрелка – указатель прибора показывает измеряемое значение температуры.

Если значение измеряемой температуры равно нижнему пределу измерений автоматического потенциометра, то его измерительная схема с подключенным термоэлектрическим преобразователем находятся в состоянии равновесия и на входе входного устройства ВУ напряжение U_в отсутствует. Движок реохорда R_р находится в крайнем положении, а стрелка – указатель прибора – на отметке шкалы, соответствующей нижнему пределу измерений автоматического потенциометра.

Если измеряемая температура увеличивается, то значение термоЭДС ТЭП увеличивается и равновесие измерительной схемы с подключенным ТЭП нарушается. На входе входного устройства ВУ появляется напряжение U_в. Напряжение с выхода усилителя УС поступает на обмотку управления ОУ реверсивного электродвигателя ДС. Напряжение питания обмотки возбуждения ОВ электродвигателя ДС составляет 127В переменного тока. Когда напряжение на обмотке управления ОУ достигает значения напряжения трогания, реверсивный электродвигатель ДС начинает работать. С помощью механической связи электродвигатель ДС перемещает движок реохорда R_р в направлении равновесия измерительной схемы с подключенным ТЭП. В момент равновесия U_п = 0 и электродвигатель ДС отключается.Стрелка – указатель прибора устанавливается на отметке шкалы, соответствующей измеряемой температуре.

Если измеряемая температура уменьшается, то значение термоЭДС ТЭП уменьшается и равновесие измерительной схемы с подключенным ТЭП вновь нарушается. На входе входного устройства ВУ появляется напряжение U_п, полярность которого противоположна полярности напряжения U_п при увеличении измеряемой температуры. Реверсивный электродвигатель ДС перемещает движок реохорда R_рв направлении, противоположном направлению перемещения движка реохорда при увеличении измеряемой температуры. Движок реохорда R_р останавливается в положении, соответствующем новому состоянию равновесия измерительной схемы с подключенным ТЭП. Стрелка – указатель автоматического потенциометра вновь устанавливается на отметке шкалы, соответствующей измеряемой температуре.

При изменении измеряемой температуры изменяется значение термоЭДС Е_т и равенство (2) нарушается. На выходе измерительной схемы появляется напряжение U_в, которое подается на вход входного устройства ВУ. Входное устройство ВУ преобразует напряжение U_в постоянного тока в напряжение U_п переменного тока. Напряжение U_п усиливается до значения напряжения трогания электродвигателя ДС, достаточного для приведения его в действие. Вал электродвигателя ДС с помощью механической связи перемещает движок реохорда, устанавливая новое состояние равновесия измерительной схемы, при котором U_в = 0. Одновременно стрелка – указатель и пишущий узел прибора перемещаются в новое положение, соответствующее значению измеряемой температуры.

На рис. 4 изображена структурная схема автоматического электронного потенциометра типа ДИСК-250.

R_р

ИП

ДВ

УВ УР

 

В1 ПУ ОУ УС

 

ТЭП ПР В2

 

 

Рис. 4. Структурная схема автоматического прибора ДИСК-250:

В1 - входное устройство; УВ - усилитель входного сигнала;

ПУ - предварительный усилитель; ОУ - оконечный усилитель;

УР - усилитель сигнала реохорда; ПР - устройство преобразования;

В2 - выходные устройства; УС - усилитель следящей системы;

ДВ - электродвигатель; ИП - источник питания

Входное устройство В1 (рис. 4) нормализует значение термоЭДС термоэлектрического преобразователя ТЭП по нижнему пределу измерения прибора. В усилителе входного сигнала УВС значение термоЭДС термоэлектрического преобразователя ТЭП нормализуется по верхнему пределу измерения прибора. Таким образом, с выхода УВ на вход усилителя следящей системы УС подается значение напряжения, нормализованное по нижнему и верхнему пределам измерений автоматического прибора.

На входе усилителя следящей системы УС из значения напряжения, поступающего с выхода УВ, вычитается усиленное усилителем сигнала реохорда УР значение падения напряжения на части реохорда R_р. Разность значения напряжения, поступающего на вход УС с выхода УВ, и значения напряжения, поступающего на вход УС с выхода УР, усиливается и подается на обмотку управления электродвигателя ДВ следящей системы. Когда напряжение на обмотке управления электродвигателя ДВ следящей системы достигает значения напряжения трогания, реверсивный электродвигатель ДВ начинает работать. С помощью механической связи электродвигатель ДВ перемещает движок реохорда R_р в таком направлении, при котором значение напряжения на обмотке управления электродвигателя ДВ уменьшается. В момент равенства нулю разности значения напряжения, поступающего на вход УС с выхода УВ, и значения напряжения, поступающего на вход УС с выхода УР, электродвигатель ДВ отключается. Стрелка – указатель прибора, связанная с движком реохорда, устанавливается на отметке шкалы, соответствующей измеряемой температуре. При изменении измеряемой температуры изменяется термоЭДС термоэлектрического преобразователя и электродвигатель ДВ вновь начинает работать, перемещая движок реохорда в положение, соответствующее измеряемой температуре. Стрелка – указатель прибора вновь устанавливается на отметке шкалы, соответствующей измеряемой температуре. Таким образом, каждому значению измеряемой температуры соответствует определенное положение движка реохорда и связанной с ним стрелки – указателя прибора.

Напряжение с выхода ПУ подается на вход устройства преобразования ПР, предназначенного для преобразования выходного напряжения ПР в унифицированный сигнал 0 – 5 мА или 0 – 20 мА. Напряжение с выхода УВ подается на входы выходных устройств В2, предназначенных для выполнения дополнительных функций прибора.

 

Подготовка к поверке автоматического потенциометра

 

Нулевой термостат необходимо заполнить смесью воды со льдом. В отверстия на крышке нулевого термостата следует установить ртутный термометр и пробирки с трансформаторным маслом. Внутрь пробирок помещают соединения МП с КП.

Перед поверкой автоматического потенциометра необходимо собрать схему подключений в соответствии с рис. 6, 7. Монтаж схемы производится при отключенном питании лабораторной установки (тумблер «СЕТЬ» - в отключенном положении).

С помощью переключателя П3 входные клеммы автоматического потенциометра соединяют с клеммами 1, 2 панели переключателей В. Для поверки автоматического потенциометра типа ДИСК-250, НСХ ХА (К) (прибор № 4) переключатель П3 устанавливают в положение 1, а с НСХ ХК (L) (прибор № 5) – в положение 3.

Клемму 2 панели переключателей В соединяют с минусовой клеммой «СОМ» многофункционального калибратора Метран 510-ПКМ. Клемму 1 панели переключателей В соединяют с нулевой клеммой магазина сопротивлений МС. Плюсовую клемму «+ U» многофункционального калибратора Метран 510-ПКМ соединяют с клеммой 9 магазина сопротивлений МС. С помощью магазина сопротивлений МС устанавливают значение сопротивления линии равным стандартному значению 160 - 200 Ом.

Рис. 7. Схема подключений для поверки автоматических потенциометров.

 

Включают питание лабораторной установки и питание поверяемого автоматического потенциометра с помощью соответствующих тумблеров (тумблеры «СЕТЬ» и «Диск-250» перевести в положение «ПИТАНИЕ ~220 В ВКЛЮЧЕНО»). Поверка автоматического потенциометра производится через 30 минут после включения питания.

 

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ

№ варианта	НСХ первичного преобразователя	Поверяемые отметки шкалы, °С
	XK (L)	0, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600.
	0, 20, 120, 220, 330, 420, 520, 600.
	0, 40, 140, 240, 340, 440, 540, 600.
	0, 60, 160, 260, 360, 460, 560, 600.
	0, 80, 180, 280, 380, 480, 580, 600.
	XA (K)	0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800.
	0, 20, 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 800.
	0, 40, 140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 800.
	0, 60, 160, 260, 360, 460, 560, 660, 760, 800.
	0, 80, 180, 280, 380, 480, 580, 680, 780, 800.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы.

1. Описание используемого в лабораторной работе измерительного канала температуры с кратким пояснением к выбору компонентов.

2. Описание принципа действия и устройства автоматического

потенциометра.

3. Схема подключений для поверки автоматического потенциометра.

4. Поверка автоматического потенциометра.

5. График зависимости погрешности прибора от значения измеряемой величины с пояснениями.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Протокол поверки.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. С какой целью используютавтоматические потенциометры?

2. В чем заключается преимущество автоматических приборов с компенсационной измерительной схемой?

3. Что включает структура системы для измерения температуры?

4. Какие соотношения соответствуют компенсации термоЭДС термоэлектрического преобразователя напряжением измерительной схемы автоматического потенциометра при крайних положениях движка реохорда?

5. Каким образом в автоматических потенциометрах вводится поправка на температуру свободных концов ТЭП?

6. Какое соотношение отвечает условию равновесия измерительной схемы автоматического потенциометра при температуре свободных концов ТЭП, отличающейся от нормальной?

7. Какие элементы содержат следящие системы автоматических приборов?

8. В чем заключается назначение следящей системы автоматического потенциометра?

 

ПРОТОКОЛ

 

Поверки прибора типа ____________, № __________, НСХ __________,

предел измерения ________________⁰С, классаточности ___________.

Поверка проводилась по эталонному калибратору типа ____________,

№ _________, класса точности ___________.

Время прохождения стрелкой прибора всей шкалы _____ с.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ

 

Оцифро-ванные отметки шкалы	Значение термо –ЭДС по НСХ	Отсчет по рабочему эталону	Абсолютная погрешность прибора	Вариация
Прямой ход	Обратный ход	Прямой ход	Обратный ход
Е0	Епх	Еох	D1	D2	V
^0С	мВ

 

Предел допускаемой основной Максимальная погрешность

погрешности прибора _______мВ. прибора _________ мВ.

 

Предел допускаемой Максимальная вариация

вариации прибора __________мВ. прибора _________ мВ.

 

Вывод_________________________________________________

 

Муза Михайловна Григорьева

 

 

Изучение и поверка автоматических потенциометров.

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направления 140100 – Промышленная теплоэнергетика Энергетического института.

 

 

Подписано к печати_____________.

Формат 60х84/16. Бумага офсетная.

Печать RISO. Усл. печ. л. 0.75. Уч.-изд. л. 0.7.

Тираж______экз. Заказ_______. Цена свободная.

Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина 30.

 

КОНФИГУРИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ТЕМПЕРАТУРЫ на основе КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ тэдс.