Перевірення трубчастого манометра з дтп у комплекті з рм1.

Для перевірення трубчастого манометра з диференційно-трасформаторною передачею, останній отримує живлення від генератора- задавача приладу РМ1, який випрацьовує синусоїдальний струм І₁ частотою 70 Гц та величиною 10 мА для живлення первинної обмотки перетворювача (рис.4,б).

Таблиця 2

Покази за умови ходу, кгс/см^2 Варіація, кгс/м^2 ▼ ▲ Похибка за умови ходу Зразко-вого Приладу РМ1 Абсолютна, кгс/м^2 Відносна, % Приведена, % ▼ ▲ ▼ ▲ ▼ ▲ ▼ ▲                     0,10                   0,20                   0,30                   0,40                   0,50                   0,60                   0,70                   0,80                   0,90                   1,00

Різниця Е ЕРС вторинних обмоток перетворювача обробляється у спеціальному обчислювачі приладу РМ1 для режиму роботи з відтворенням інформації про тиск, що вимірюється трубкою Бурдона. Індикація тиску відтворюється на верхньому цифровому індикаторі РМ1 в кПа.

5.2.1. Ввімкнути тумблер подачі живлення “Живлення ~220В” на стенд та ввімкнути тумблер подачі живлення на прилад РМ1.

5.2.2. Клавішою [»] РМ1, вибрати режим його роботи для відтворення тиску та температури. Правильно вибраний режим підтверджується світінням світлодіодів Р [кПа] та Т [°С].

5.2.3. Ввімкнути пневмоклапани зразкового манометра та манометра з ДТП та зняти характеристику перетворення каналу «трубчастий манометр з ДТП – вторинний прилад РМ1».

5.2.4. За допомогою регульованого пневматичного вентиля, що знахо-

диться під зразковим манометром, збільшувати тиск повітря у системі від нуля до максимального значення (0,1 МПа). Значення тиску на зразковому манометрі повинні відповідати оцифрованим поділкам з дискретністю 10 кПа. Одночасно знімати покази приладу РМ1 в режимі індикації тиску манометра. Дані заносити до таблиці №2 протоколу повірки у колонку прямого ходу (▼) по характеристиці перетворення манометра, що перевіряється.

5.2.5. Повторити дії, що наведені в п.5.2.4, знижуючи тиск в системі до нуля;

отримані дані занести в таблицю протоколу у колонку зворотного ходу (▲).

Перевірення електроконтактного мано вакуумметра ЕКМВ.

5.3.1. Ввімкнути пневмоклапани зразкового манометра та «ЕКМВ».

5.3.2. За допомогою пневматичного вентиля збільшувати тиск повітря у системі від нуля до максимального значення (0,6 МПа). Значення тиску на манометрі ЕКМВ повинні відповідати оцифрованим поділкам з дискретністю 10 кПа. Одночасно знімати покази зразкового манометра. Дані заносити до таблиці №3 протоколу повірки у графу (▼) прямого ходу по характеристиці перетворення ЕКМВ для зразкового манометра.

5.3.3. Під час знімання характеристики перетворення фіксувати тиск в момент вимикання зеленої та вмикання червоної ламп сигналізації про вихід тиску за встановлені межі для ЕКМВ.

5.3.4. Повторити дії наведені в п.3 знижуючи тиск в системі до нуля; отримані дані занести в таблицю протоколу у графу зворотного ходу.

5.3.5. Фіксувати тиск в моменти повернення двопозиційного регулятора у вихідний стан.

Таблиця 3

Покази за умови ходу, кгс/см^3 Варіація, кгс/м^2 ▼ ▲ Похибка за умови ходу ЕК МВ Зразкового МО Абсолютна, кгс/м^2 Відносна, % Приведена, % ▼ ▲ ▼ ▲ ▼ ▲ ▼ ▲                     0,10                   0,20                   0,30                   0,40                   0,50                   0,60

Обробка результатів вимірювань

6.1.По отриманим даним визначити варіацію,абсолютну, відносну та

приведену похибки манометрів по діапазону вимірювання.

6.2. Побудувати графіки: а) реальної статичної характеристики перетво-

рення; б) залежності відносних та приведених похибок по отриманому

діапазону вимірювання.

6.3. Оцінити величину гістерезису ЕКМВ.

6.4. Зробити висновки по роботі.

Контрольні питання.

1. В чому полягає принцип дії деформаційних манометрів (ДМ)?

2. Які знаєте групи ДМ та в чому їх відмінності?

3. В чому полягає принцип дії трубчастих ДМ?

4. В чому полягає принцип дії трубчастих ДМ з ДТП?

5. Докажіть, чому трубчастий ДМ розкручується з зростання тиску?

6. Що таке анероїдна мембранна коробка?

7. Що являє собою прилад ЕКМВ?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 –Т- DS

ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО

ТИСКУ ТИПУ SITRANS Р DS III

Мета роботи

1.1.Вивчити загальну класифікацію манометрів за принципом дії.

1.2. Вивчити принципи дії манометрів, в яких сили, що утворюються вимірюваним тиском, врівноважуються відомою силою ваги манометричної рідини, або призводять до зміни активного опору ПВП.

1.3. Вивчити принцип дії, конструкцію та методику повірки
вимірювального перетворювача диференціального тиску Sitrans P DS III фірми «Siemens» з цифровою індикацією та уніфікованим вихідним сигналом по струму.

1.4. Провести перевірення приладу Sitrans P DS III.

Завдання на виконання роботи

2.1. Познайомитись з лабораторним стендом.

2.2. Вивчити загальну теорію рідинних манометрів та манометрів опору.

2.3. Вивчити загальні відомості про диференціальні манометри, область їх використовування. Вивчити позасистемні одиниці тиску та загальну класифікацію манометрів по виду вимірюваного тиску. Вивчити методику вимірювання тиску.

2.4. Вивчити будову сенсорів та загальну структурну схему вимірювального диференціального перетворювача Sitrans P DS III з цифровою індикацією і уніфікованим вихідним сигналом по струму.

2.5. Зняти реальну статичну характеристику перетворення дифманометра Sitrans P DS III.

2.6. По статичним характеристикам перетворення визначити абсолютну, відносну та приведену похибки дифманометра по діапазону вимірювання.

2.7. Побудувати графіки: а) реальних статичних характеристик перетворення манометрів, що перевіряються; б) залежності похибок по отриманому діапазону вимірювання різниці тисків.

Загальні теоретичні відомості.

Класифікація манометрів за принципом дії.

По принципу дїї манометри можуть бути розділені на дві великі групи:

• до першої групи відносяться прилади, в яких сили, що утворюються вимірюваним тиском, врівноважуються відомими силами (силою ваги чи пружною силою деформації); до цієї групи входять: рідинні, вагові та деформаційні манометри;

• другу групу утворюють прилади, тиск в яких вимірюється по зміні іншої фізичної властивості тіла під дією сил тиску (це манометри: опору, п’єзоелектричні, оптичні, електричні, теплові та спеціального призначення). В основу принципу дії електричних манометрів, що отримують найбільше розповсюдження за останнім часом, покладені різні фізичні явища, наприклад, зміна електричного опору провідників та напівпровідників за дії вимірюваного тиску, виникнення електростатичних розрядів за деформації деяких кристалів під дією тиску, зміна теплопровідності газів залежно від тиску і інші.

Рідинні манометри

Рідинні манометри засновані на гідростатичному принципі, коли вимірюваний тиск врівноважується гідростатичним тиском стовпа манометричної рідини, висота якого визначає вимірюваний тиск.

Самими розповсюдженими із них є: а) двохтрубний (U - подібний) манометр

або вакуумметр (рис. 1,а) та однотрубний (чашковий) манометр з постійним (рис. 1,б) або змінним (рис. 1,в) кутом нахилу (мікроманометр).

Рис. 1. Рідинні манометри.

U – подібний манометр (двотрубний), що показаний схематично на рис. 1,а, – простіша різновидність рідинного манометра, який використовується для вимірювання надлишкових тисків так і різниці тисків. Для виготовлення використовують скляну трубку внутрішнім діаметром 6-8 мм і довжиною на 10-20% більше подвоєного граничного значення тиску, і що суттєво – незмінного по довжині внутрішнього перерізу, який повинен бути достатньо рівномірним.

Наприклад, капля ртуті розміром 20 мм при її переміщенні від початку до

кінця трубки повинна змінювати розмір не більше ніж 0,2мм, тобто 1%.

Трубку згинають U – подібно і до половини заповнюють манометричною рідиною (спирт, дистильована вода, ртуть).

Шкалу роблять рухомою з міліметровими поділками (показана умовно в

середині на рис. 1,а). При проведенні вимірювання прилад встановлюють

вертикально по рівню, а результат отримують в міліметрах робочої рідини.

Перед початком роблять перевірення нуля, з’єднавши з атмосферою кінці трубок обох кінців і виставляють нуль шкали.

Якщо праве коліно з’єднати з простором, де вимірюється тиск Р , а ліве –

залишити під впливом атмосферного тиску Р , то в залежності від того, абсолютний тиск Р більше чи менше від атмосферного Р , дістаємо або манометр (напоромір) або вакуумметр (тягомір). Якщо до кожного коліна

підвести тиск, відмінний від атмосферного, то дістаємо – диференціальний

манометр.

Якщо Р > Р , то рівень манометричної рідини в правому коліні опускається на h₁ мм. Так як Р < Р , торівень рідини у лівому коліні піднімається на h₂ мм, після чого система приходить в рівновагу. В цьому стані тиски в обох колінах рівні і складаються із тисків, які діють на поверхні рідин в кожному із колін (Р - в правому та Р - в лівому), та плюс додаткові тиски стовпа середовища над манометричною рідиною у правому коліні, утвореного зміщенням манометричної рідини вниз, і стовпа манометричної рідини у лівому коліні, утвореного зміщенням манометричної рідини вверх, тобто:

Р + (h₁+ h₂)ρ₂*g = Р + (h₁+ h₂)ρ₁*g, (1)

і звідки витікає рівняння рідинного манометра:

Р - Р = (h₁+ h₂)(ρ₁- ρ₂)g, (2)

де Р – вимірюваний тиск, Н/ м² (Па); Р – атмосферний тиск; ρ та ρ₂ – відповідно густина манометричної рідини та середовища над манометричною рідиною, які заповнюють ліве та праве коліно манометру (кг/м³); g – місцеве прискорення вільного падіння (м/с²).

Таким чином, вимірювані надлишковий чи вакуумметричний тиски, або різниця тисків вимірюється стовпом h робочої рідини, що визначається як сума стовпів (h = h₁+ h₂) в обох колінах. По залежності (1.4) результат вимірювання може бути наданий у Па, а якщо його помножити на 0,102, то отримуємо результат, виражений у кгс/м².

Рідинні манометри прості в експлуатації, їх абсолютна похибка вимірювання не перевищує 2 мм стовпа робочої рідини (по результатам відліку висоти у двох колінах).

Якщо кінець трубки лівого коліна (рис. 1,а) запаяти і із нього повністю видалити повітря (для цього така трубка повністю заповнюється ртуттю на таку довжину, що при приведенні її у вертикальне положення частина ртуті перетікає у праве коліно, а у лівому коліні із запаяним кінцем утворюється пустота), то отримуємо сифонний ртутний барометр. В такому барометрі тиск у лівому коліні дорівнює нулю, а правому – вимірюваному абсолютному тиску, який дорівнює атмосферному тиску. По аналогії з рівнянням (1), рівняння рівноваги тисків для правого та лівого коліна може бути записане у вигляді:

Р + h_{1 *} ρ_1*g = h_2* ρ_1*g, (3)

В цьому випадку інформацією про атмосферний тиск є різниця (h₂ - h₁ ),

так як Р = (h₂ - h₁) ρ₁*g. (4)

 

Електричні манометри опору

Для вимірювання тиску в важкодоступних місцях використовуються елект-

ричні манометри опору. Принцип дії приладів цієї групи ґрунтується на непрямому методі вимірювання - зміні електричного опору чутливого елемента під дією зовнішнього тиску, які функціонально пов’язані між собою.

Принципово датчиком тиску може використовуватись будь-який метал або

напівпровідник. Але для використовування в сенсорі тиску, як правило, підбирають метал з великою зміною опору під дією тиску, тобто, з великим, так званим, п’єзокоефіцієнтом та малим температурним коефіцієнтом.

Зміна опору металу (в Ом), при прикладеному до нього тиску, відповідає залежності: , (5)

де - п’єзокоефіцієнт; - опір металу, Ом; - прикладений тиск.

Найбільш повно цим вимогам відповідає манганін, хоча його п’єзокоефіцієнт відносно малий. Тому сенсори тиску, що виготовлені із манганіну, і реалізують такий метод, доцільно використовувати при високих та над високих тисках – до 3ГПа.

Принципово такий манометр являє собою масивний порожнистий корпус, в порожнину якого подають тиск і де знаходиться вимірювальна котушка, на якій в один рядок намотаний тонкий манганіновий дріт діаметром 0,05 мм та менше. Опір дроту вимірюють за допомогою відомих приладів: логометра, автоматичного моста тощо.

Крім металевих датчиків, в якості чутливих елементів використовуються вугільні та напівпровідникові матеріали. Їхній п’єзокоефіцієнт в тисячі раз більший, ніж у манганіну, але характеристика перетворення суттєво нелінійна. Крім цього вони мають великий гістерезис та залежність від впливу температури. Напівпровідникові датчики опору механічно не міцні і використовуються на тиски до 10МПа.

Терміни п’єзокоефіцієнт та п’єзоопір, використовуються, як правило, для описаних вище сенсорів, хоча інколи ці терміни використовують, маючи на увазі класичний тензометричний перетворювач.