курсовой проект. Курсовой проект. Московский политехнический университет
 Скачать 1.08 Mb.
|
Студент группы 201-261: Михно Анастасия Алексеевна Преподаватель: Алексашина О.В. Москва 2022 Задание: спроектировать измерительный канал и определить суммарную абсолютную погрешность измерения, включающий в себя -первичный измерительный преобразователь давления -вторичный прибор Давлением называют скалярную физическую величину, равную силе, действующую на единицу площади поверхности. Давление- одна из основных величин, определяющих термодинамическое состояние веществ. Различают следующие виды давления: Абсолютное давление (ДА) Абсолютное давление - величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами, давление относительно абсолютного вакуума. Если вам нужен прибор этого типа или просто интересно как он выглядит, то тут можно посмотреть датчик этого типа. Избыточное (манометрическое) давление К наиболее часто встречающемуся типу измеряемого давления на технологических объектах относится перепад атмосферного давления, Pe (e = excedens = превышение). Оно представляет собой разницу между абсолютным давлением Pabs и относительным (абсолютным) атмосферным давлением (pe = pabs – pamb), более известное как избыточное давление (манометрическое). Барометрическое давление (ДБ) Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум. Дифференциальное давление (ДД) Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа. Гидростатическое давление (ДГ) Гидростатическое давление - давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах. Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, т. е. давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением. В международной системе единиц СИ за единицу давления принят паскаль (Па) – давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площади 1 квадратный метр и направленной нормально к ней. Бар, Миллиметр ртутного столба (торр) , Микрон ртутного столба (10 −3 торр), Миллиметр водяного (или водного) столба, Атмосфера, Килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм-сила на квадратный метр, Дина на квадратный сантиметр (бария), Фунт-сила на квадратный дюйм (psi), Пьеза (тонно-сила на квадратный метр, стен на квадратный метр). В настоящее время для измерения давления используют как системные, так и внесистемные единицы давления. Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отображением его значения непосредственно на шкале, табло или индикаторе первичного измерительного прибора применяются манометры (ГОСТ 8.271–77). Если отображение значения давления на самом первичном приборе не производится, но он позволяет получать и дистанционно передавать соответствующий измеряемому параметру сигнал, то такой прибор называют измерительным преобразователем давления (ИПД) или датчиком давления. Однако возможно и объединение этих двух свойств в одном приборе, который в этом случае называется манометром-датчиком. По принципу действия манометры можно подразделить на следующие: • жидкостные, в которых измеряемое давление уравновешивается гидростатически столбом воды, ртути или другой жидкости соответствующей высоты, давление такими манометрами обычно измеряется в единицах высоты жидкости (например, дюймах, сантиметрах или миллиметрах воды, дюймах или миллиметрах ртутного столба).;  Рисунок 1 • деформационные, в которых давление определяется по величине деформации и перемещения упругого чувствительного элемента (УЧЭ), представляющего собой мембрану, трубчатую пружину или сильфон;  Рисунок 2 • грузопоршневые, в которых измеряемое или воспроизводимое давление гидростатически уравновешивается через жидкую или газообразную среду прибора давлением, создаваемым весом поршня, нагружаемого образцовыми гирями;  Рисунок 3 • электрические, в которых давление определяется на основании зависимости электрических параметров (сопротивления, емкости, заряда, частоты колебаний чувствительного элемента (ЧЭ)) от измеряемого давления.  Рисунок 4 Пружинные приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. Пружинные манометры используются для измерения давлений в широких пределах. В этих приборах воспринимаемое давление уравновешивается усилием, возникающим при упругой деформации пружины. В них, в качестве чувствительного элемента применяются трубчатые, одновитковые и многовитковые пружинные сильфоны, коробчатые и плоские мембраны.Наиболее часто используются показывающие манометры с одновитковой трубчатой пружиной, представляющей собой согнутую по кругу трубку.  Рисунок 5 В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы: Манометры – для измерения избыточного давления.  Рисунок 6 Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума).  Рисунок 7 Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений.  Рисунок 8 Барометры – для измерения атмосферного давления.  Рисунок 9 Обратимся к нашей задаче. В качестве первичного измерительного преобразователя давления выберем прибор Сапфир-22ДИ  Рисунок 10 Преобразователи избыточного давления Сапфир-22-ДИ предназначены для непрерывного преобразования значения измеряемого избыточного давления жидких и газообразных веществ в унифицированный токовый выходной сигнал. Преобразователи относятся к изделиям ГСП. Преобразователи являются сейсмостойкими, выдерживают сейсмические нагрузки в 9 баллов на высоте 20 м. Преобразователи предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0-5 или 4-20 мА постоянного тока. Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и различаются конструкцией измерительного блока. Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке. Воздух, газ или жидкость (измеряемые среды), давление которых измеряется, подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента, что приводит к изменению электрического сопротивления резисторов тензорезисторного преобразователя, расположенного в измерительном блоке. Электронное устройство преобразует изменение сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя в унифицированный аналоговый токовый сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с напыленными на нее кремниевыми пленочными тензоризисторами (структура КНС – кремний на сапфире), объединенными в мостовую схему, прочно соединенная с металлической мембранной тензопреобразователя. Диапазон измерения давления от 0,25 до 2,5 Мпа. Предел допускаемой основной погрешности при давлении 0,25 до 2,5МПа для Сапфир-22ДИ составляет  .Выходной сигнал 0-5 мА Рисунок 11 Схема устройства измерительного преобразователя 1 - электронное устройство; 2 – гермоввод; 3 - мембранный тензопреобразователь;ЕСТЬ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. ПОСОВЕТУЙТЕСЬ С ВРАЧОМ 4 - внутренняя полость; 5 – фланец; 6 - металлическая гофрированная мембрана; 7 - входная мембрана; 8 – прокладка; 9 – основание; 10 – полость; 11 - измерительный блок В качестве вторичного прибора выберем миллиамперметр Диск-25  Рисунок 12  Рисунок 13   Рисунок 14 Схема миллиамперметра Диск-250 ДИСК-250 прибор регистрирующий предназначен для измерения, регистрации, сигнализации и регулирования параметров технических процессов: температуры, давления, уровня, расхода, а также напряжения и силы постоянного тока на различных этапах производства.
Регистратор ДИСК-250 применяется в системах контроля и автоматизации технологических процессов в металлургической, химической, машиностроительной, энергетической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Приступим к решению задачи:       0-5мА 0,25-2,5 МПа ВП Диск-250 ПИП Сапфир-22ДИ  мА мА мА МПа Решение задачи 1)Найдем относительные погрешности преобразователя и миллиамперметра Хист=        Ответ: погрешность измеренного давления в заданной точке шкалы составляет 0.025%. |