Методические указания к выполнению комплекса виртуальны. Методические указания к выполнению комплекса виртуальных лабораторных работ СанктПетербург 2015
 Скачать 6.79 Mb.
|
Лабораторная работа № 4«Снятие кривой переходного процесса термопары»Цель лабораторной работы Снять кривую переходного процесса термопары.Принцип действия и устройство электронного потенциометра Электронные автоматические потенциометры предназначены для измерения, записи, регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение значения которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока. Потенциометры работают в комплекте с одной или несколькими термопарами стандартных градуировок или с одним или несколькими датчиками ЭДС или напряжения постоянного тока, или телескопом радиационного пирометра. Многоточечные приборы рассчитаны на работу с датчиками одной градуировки. В основу работ электронных потенциометров положен компенсационный метод измерения ЭДС. Он основан на компенсации (уравновешивании) измеряемой ТЭДС термопары известным падением напряжения на сопротивлении. Значение компенсирующего напряжения определяет величину измеряемой термопары, а следовательно, и температуру. Шкалы автоматических потенциометров градуируют в градусах стоградусной шкалы. Термопара или датчик напряжения постоянного тока включены последовательного с электронным усилителем (ЭУ) в одну из диагоналей измерительного моста. В другую диагональ включен источник стабилизированного питания (ИПС), обеспечивающий постоянство рабочего тока в измерительной схеме. При измерении сигнала, поступающего в прибор от датчика, на входе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока и усиливается для приведения в действие реверсивного двигателя (РД), выходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, пока существует напряжение разбаланса. Вращение выходного вала реверсивного двигателя с помощью механической передачи (шкив и трос) преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены контакт R1 , указатель и записывающее устройство. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измеряемого параметра, которое также записывается на движущейся диаграммной ленте. Запись измеряемого параметра в одноточечных приборах - непрерывная, в многоточечных - цикличная. Резистор R9 помещен в непосредственной близости от свободных концов компенсационных приводов, соединяющих термопары с прибором. При изменении температуры окружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов, а следовательно, и сопротивления резистора R9. Появляющееся дополнительное падение напряжения на резисторе R9 компенсирует изменение ЭДС, вызванное изменением температуры свободных концов термопары, в результате чего показания прибора практически остаются без изменения.  Рис.15. Схема включения автоматического потенциометра в цепь термопары  Рис.16. Принципиальная электрическая схема потенциометра R1 – реохорд; R2-резистор шунта; R5-резистор для задания верхнего предела измерений; R3-резистор для задания начала шкалы; R4, R6 – подгоночные резисторы; R8, R11- резисторы для ограничения и регулировки рабочего тока источника питания. R7-балластный резистор; R10-резистор для контроля рабочего тока; R9-вспомогательный резистор, выполненный из меди для потенциометров, с компенсацией ТЭДС концов термопары. Статические и динамические характеристики термопар Зависимость, выраженная уравнением (5), является уравнением идеальной статической характеристикой термопары. Строится она по градуировочным таблицам. Динамическая характеристика термопары представляет собой зависимость ТЭДС от температуры во времени. Наиболее показательной формой динамической характеристики является временная характеристика, когда входная величина термопары, т. е. температура, меняется скачкообразно (Рис. 2.6). Выходной величиной термопары является ТЭДС Е, а входной - температура Qср измеряемой среды, которые связаны между собой дифференциальным уравнением апериодического звена Tвос – dE/dt + E = K * Qср, (11) решив которое, получим: Xвых = K * Xвх * (1- e-t/T) (12) Построенная по уравнению (12) временная характеристика апериодического звена представляет собой экспоненту, из свойств которой известно, что если из любой ее точки провести касательную до пересечения с прямой нового установившегося значения выходной величины, то проекция этой касательной на ось времени есть величина постоянная для данной экспоненты и равна постоянной времени Т. Таким образом, под постоянной времени можно условно понимать время, в течение которого выходная величина, изменяясь с постоянной скоростью после скачкообразного изменения входной величины, достигнет нового установившегося значения. За время Т отклонение выходной величины апериодического звена, под действием скачкообразного изменения величины достигает 63,2 % от максимального отклонения. Постоянная времени характеризует инерционные свойства термопар (Рис.17).   Рис.17 Временные характеристики термопары а-статическая, б-динамическая Стартовое положение Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе представлено на рисунке 18.  Рис. 18 - Внешний вид электрического термометра напряжения в лаборатории. Порядок действий Установите температуру нагрева печи 80о с помощью регулятора. Включите прибор с помощью тумблера. И дождитесь нагрева печи до указанной температуры. Возьмите блокнот, нажав на него. Вставьте термометр в печь. В процессе нагрева, показания термометра будут меняться и автоматически фиксироваться в блокноте. Результаты измерение занесите в отчет. Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее: Краткое описание и принцип действия электрического термометра сопротивления. Порядок измерений. Протокол поверки, согласно таблицы 6. График нагрева термометра во времени. Вывод о погрешности измерения термометра при 80 ºС. Основную приведенную погрешность определяют по формуле: = (Tз – TИ)*100% / Tз, (13) Tз – заданное значение температуры; TИ – измеренное значение температуры. |