Основные измерительные схемы вторичных приборов.

 

Показывающий измерительный прибор является механизмом, положение подвижной части которого зависит от значения измеряемой величины. В электроизмерительных приборах происходит преобразование электрической величины (силы тока, напряжения) в механическую силу. Наиболее простым способом включения электрических датчиков в системы автоматических устройств является непосредственное включение датчика на вход усилителя автоматического устройства. Например, приборы магнито-электрической системы.

Приборы магнитоэлектрической системы или магнитоэлектрические приборы – это приборы, в которых используется механическое взаимодействие поля постоянного магнита с электрическим током.

 

Однако наибольшее распространение в промышленности получили приборы, называемые автоматическими компенсаторами.

Вследствие изменения измеряемого сигнала в измерительной схеме появляется небаланс. Сигнал небаланса после усиления поступает на реверсивный двигатель, который восстанавливает равновесие в измерительной схеме.

 

По типу измерительной схемы автоматические компенсаторы делятся на автоматические мосты, автоматические потенциометры и приборы с дифференциально-трансформаторной измерительной схемой.

А в т о м а т и ч е с к и е п о т е н ц и о м е т р ы предназначены для измерения любых технологических параметров, значение которых может быть преобразовано в э.д.с. небольшой величины. Основной особенностью потенциометра является то, что в нем происходит уравновешивание (компенсация) измеряемой э.д.с.

известной разностью потенциалов, создаваемой батареей.

 

Д и ф ф е р е н ц и а л ь н о – т р а н с ф о р м а т о р н ы е п р и б о р ы предназначены для измерения любых технологических параметров, значение которых может быть преобразовано в линейное перемещение.

 

СБОР И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Сбор результатов измерений в современном представлении – это процесс подготовки первичной измерительной информации с целью ее последующего ввода в центральную ЭВМ информационно-измерительной системы (ИИС) для дальнейшей обработки.

Этот процесс включает не только промежуточное запоминание информации и передачу ее в пригодной для этого форме, но и предварительную (первичную) обработку данных – сравнение их текущих значений с заданными, сжатие информации, вычисление результатов косвенных измерений, линеаризацию характеристик датчиков, коррекцию погрешностей, статистическое оценивание результатов измерений и ряд других сравнительно простых вычислительных и логических операций. Обработка результатов измерений может выполняться как в аналоговой, так и в цифровой форме.

Основные принципы построения современных систем сбора данных определяет необходимость реализации ими следующих основных функций:

- опрос точек (объектов) измерений по заранее заданной программе или в зависимости от определенных условий (оба подхода обычно сочетаются);

- подготовка первичных результатов измерений для дальнейшего их использования;

- контроль граничных значений измеряемых величин;

- сравнение измеренных значений между собой или с заданными значениями;

- отбор результатов измерений по определенным критериям;

- протоколирование результатов измерений по определенным признакам;

- сжатие измерительных данных, в частности, их объединение по определенным признакам с передачей последний в виде соответствующих кодов;

- формирование сигналов для воздействия на объект управления (регулирования).

 

Применение микропроцессорной техники позволяет:

- обрабатывать большой объем результатов измерений;

- интегрировать ряд величин и получать средние значения;

- хранить большие объемы данных;

- выполнять сравнительно простые вычисления в реальном масштабе времени, т.е. в темпе поступления результатов измерений и протекания управляемого процесса;

- использовать универсальный центральный процессор и быстро изменять программы;

- оператор имеет возможность вмешательства в процесс управления;

- отображать результаты измерения в аналоговой и цифровой формах;

- формировать сигналы для исполнительных органов.

 

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ПРИБОРОВ

 

Изделия ГСП по функциональному признаку разделяются на следующие группы устройств:

- для получения информации о состоянии процесса;

- приема, преобразования и передачи информации по каналам связи;

- преобразования, хранения и обработки информации и формирования команд управления;

- использования командой информации для воздействия на объект управления.

Устройства могут сочетать отдельные функции. Роль основных функциональных групп приборов и устройств нетрудно видеть из обобщенной функциональной схемы применения технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

 

 

В основу построения ГСП положены следующие принципы:

- функциональное разделение технических средств на основе типизации функциональных задач и структур систем автоматического контроля, регулирования и управления;

- минимизация номенклатуры технических средств с учетом максимального удовлетворения потребности народного хозяйства на основе создания агрегатных комплексов технических устройств и параметрических рядов приборов;

- агрегатное построение технических средств (приборов и устройств) на основе типовых унифицированных блоков и модулей;

- агрегатное построение систем управления на основе унифицированных приборов и устройств;

- совместимость приборов и устройств ГСП при работе в АСУ ТП на основе унификации сигналов связи, конструкций и присоединительных размеров, параметров питания устройств, эксплуатационных требований, метрологических характеристик средств измерения и преобразования.

 

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР

 

В зависимости от принципа действия промышленные приборы для измерения температур делятся на следующие группы:

1) Манометрические термометры, основанные на использовании зависимости давления вещества при постоянном объеме от изменения температуры.

2) Термометры сопротивления, основанные на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников при изменении температуры.

3) Термоэлектрические термометры, основанные на зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры.

4) Пирометры излучения, из которых наибольшее распространение получили:

a) яркостные (оптические), основанные на измерении яркости нагретого тела;

б) цветовые (пирометры спектрального отношения), основанные на измерении распределения энергии в спектре теплового излучения тела;

в) радиационные, основанные на измерении мощности излучения

нагретого тела.

 

Манометрические термометры

 

Конструктивно они состоят из теплоприемника – баллончика (1), где в основном заключено термометрическое вещество, манометра (3) и связывающего их металлического капилляра (2). Вся система прибора (термобаллон, капилляр, манометрическая пружина) заполняется рабочим веществом.

По заполнению манометрической системы рабочим веществом различают газовые, жидкостные и парожидкостные (конденсационные) манометрические термометры. Термобаллон помещают в зону измерения температуры. При нагревании термобаллона давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение давления воспринимается манометрической трубкой (пружинной), которая воздействует через передаточный механизм на стрелку или перо прибора. Манометрические термометры широко применяют в химических производствах. Они просты по устройству, надежны в работе и при отсутствии электропривода диаграммной бумаги – взрыво- и пожаробезопасны. Шкала манометра градуируется в единицах температуры. Манометрическими термометрами измеряют температуру в пределах от –150 до +600 0С.

 

Термометры сопротивления

 

Для измерения температуры широко используются электрические методы, основанные на термоэлектрическом эффекте и изменении электрической проводимости металлов (термометры сопротивления) и полупроводников (термисторы). Металлические и полупроводниковые резисторы, для измерения температуры по изменению их сопротивления, называют также терморезисторами.

В отличие от металлических полупроводниковые резисторы – термисторы – характеризуются экспоненциальной зависимостью сопротивления от температуры.

Благодаря малым по сравнению с термометрами сопротивлений размерам термисторы менее инерционны. Однако нелинейность характеристики и технологический разброс параметров термисторов затрудняют получение линейных шкал термометров и их взаимозаменяемость, необходимую при широком применении термометров. Чтобы линеаризовать шкалу термисторного термометра, используют специальные корректирующие цепи. Температурный предел измерений термистора на оксидированной керамике составляет 300 0С, тогда как платинового термосопротивления этот предел достигает 850 0С.