учебный план по программе наладчик кипиа. НКИПИА курс лекций. Учебный план Предисловие тема системы автоматического контроля и основы метрологии
 Скачать 7.3 Mb.
|
|
2.3. Описание лабораторной установки На лицевой панели стенда (рис. Л 2.4) представлены авто- матический потенциометр 2, измерительная схема прибора 1, колодка зажимов (клеммы) 3 прибора, тумблер 4 для вклю- чения напряжения питания. На приставке к стенду уста- навливается образцовый потенциометр с встроенным в него источником регулируемого напряжения для имитации ТЭДС. 2.4. Порядок и методика выполнения работы 2.4.1. Определение технических характеристик прибо- ров, представленных в лабораторной установке, и заполне- ние таблицы по образцу, приведенному ниже. Тип прибора Тип градуировки Класс точности Предел измерения Цена деления 2.4.2. Подготовка установки к проведению поверки. После ознакомления с устройством и принципом дей- ствия приборов приступают к подготовке переносного по- тенциометра ПП-63, для чего органы управления и регули- ровки ставят в следующие положения: а) переключатель «Питание» питание прибора — во включенное положение; 257 б) переключатели питания В8 и В11, переключатель нормального элемента В4 и переключатель В3 — в положение «В»; в) переключатель В10 полярности потенциометра «+», «−» — в положение «+»; г) кнопки «грубо» и «точно» — в отжатое положение; д) переключатель «Род работы» — в положение «Поверка»; е) переключатель пределов — в положение «x1» при измерении ЭДС до 50 мв; з) переключатель линии — в положение «0»; к) секционированный переключатель и реохорд — в положение «0». 2.4.3. Проведение установки (контроля) рабочего тока потенциометра, для чего необходимо: а) установить переключатель В5 в положение «К»; б) установить стрелку гальванометра в положение «0» рукояткой «грубо» и «точно» реостата «Рабо- чий ток»: вначале при нажатой кнопке «грубо», а затем «точно». Затем поверяемый прибор подсоединяют к зажимам X, соблюдая полярность. Устанавливают переключатель B5 в положение «И». 2.4.4. Определение времени установления показаний. После прогрева (3–5 мин.) поверяемого потенциометра можно приступить к определению времени установления показаний. Для этого следует предварительно отметить по- ложение движка грубого реостата источника регулируемого напряжения, соответствующее подаче на проверяемый потенциометр таких напряжений, при которых указатель и перо устанавливались бы на начальных отметках и отмет- ках, соответствующих 90 % диапазона шкалы этого при- бора. 258 При установке указателя потенциометра, у которого нуль служит началом шкалы, на начальную отметку, напряжение, подаваемое на поверяемый потенциометр, будет отрицатель- ным. Это явление объясняется наличием устройства темпера- турной компенсации в поверяемом приборе. Руководствуясь сделанными отметками, грубый реостат резко переводят из положения, соответствующего напря- жению начальной отметки потенциометра, в положение, соответствующее 90 % диапазона шкалы, и одновременно включают секундомер и записывают показания. При достижении полного успокоения указателя, то есть наступления полной компенсации, выключают секундомер и записывают его показания. Определив время установле- ния показаний в одном направлении, ту же операцию про- делывают и в обратном направлении. Время установления показаний для автоматических элек- тронных потенциометров типа КСП не должно превышать 30 сек. В противном случае необходимо выяснить причину отклонения от нормы совместно с преподавателем. 2.4.5. Определение порога чувствительности. Для определения порога чувствительности потенцио- метра следует произвести такое минимальное измерение из- меряемой величины, которое вызовет заметное на газ пере- мещение указателя проверяемого прибора. Определение по- рога чувствительности изменения напряжения, подаваемого на поверяемый потенциометр, производится с помощью точ- ного реостата источника регулируемого напряжения. Разность напряжений (подаваемых от источника регу- лируемого напряжения), измеренных переносным потен- циометром в начале и конце опыта, и есть порог чувстви- тельности по абсолютному значению. Порог чувствитель- ности поверяется на трех отметках диапазона измере- ния напряжения (в начале, середине, конце) как в сторону 259 убывающих, так и в сторону возрастающих значений из- меряемой величины. Следовательно, порог чувствительности есть то мини- мальное изменение напряжения, которое достаточно для приведения в действие поверяемого автоматического по- тенциометра. Для потенциометров порог чувствительности не должен превышать 0,1 % от диапазона измерения поверяемого прибора. 2.4.6. Поверка показаний. Поверка заключается в том, что на зажимах поверяемо- го потенциометра вместо ЭДС термопары подается ЭДС от источника регулируемого напряжения, встроенного в ПП-63. Величина подаваемого напряжения измеряется переносным потенциометром ПП-63. При помощи ПП-63 устанавливают ЭДС согласно гра- дуировочной таблице той стандартной термопары, с ко- торой должен работать поверяемый прибор. Величина поправки на температуру свободных концов термопары для ТХК Е (t 0 ; 0 °C) = E t 0 , (где Е = 0,0695 мв — поправка на 1 °C). ΔЕ = Е гр − Е(t 0 ; 0 °C). Плавно подводят стрелку поверяемого прибора к пове- ряемой отметке шкалы вращением рукоятки реостата «Напряжение». Измеряют напряжение на поверяемом приборе, для чего в первую очередь устанавливают стрелку гальванометра на «0» вращением рукояток секционированного переключа- теля и реохорда, в начале при нажатой кнопке «грубо», а затем — «точно». При установке указателя на поверяемую отметку линия зрения должна быть перпендикулярна к циферблату во из- бежание ошибок отсчета вследствие параллакса. 260 У автоматических потенциометров поверяются все оци- фрованные отметки шкалы. Каждая отметка поверяется дважды: при прямом и обратном ходе указателя, то есть при повышении и понижении напряжения. 2.4.7. Построение графиков по полученным результатам зависимостей Е 0 (t; t 0 ) = f(t); E 1 (t; t 0 ) = f(t) или E 2 (t; t 0 ) = f(t) на одних и тех же осях координат. 2.4.8. Вывод о пригодности прибора. Результаты заме- ров заносят в таблицу. По вер яем ые о тм етк и ш кал ы пр ибо ра Т ЭД С п о гр аду ир ово чн ой табл иц е с уч ето м тем пер ату ры t 0 Показания образцового потенциометра Погрешности В ар иац ии Ус ло ви я по вер ки абсолютная пр иве ден ная пр ям ой ход обр атн ый ход пр ям ой ход обр атн ый ход °С E 0 , мВ Е 1 , мВ Е 2 , мВ 1 , мВ 2 , мВ % мВ °С 2.4.9. Осуществление переградуировки шкалы прибора на заданный преподавателем предел измерения. Какие из сопротивлений измерительной схемы необходимо изме- нить при этом? Выполнить расчет и организовать поста- новку опыта. 2.5. Составить отчет о работе Отчет состоит из краткого описания работы, которое включает: 1) цель и содержание работы; 2) измерительную схему потенциометра; 3) таблицу с результатами поверки; 261 4) графики; 5) заключение о пригодности прибора или причинах его непригодности. 2.6. Контрольные вопросы 1. Как осуществляется автоматическая коррекция на температуру свободных концов термопары? 2. Какие преимущества имеет потенциометрический способ (метод полной компенсации) измере- ния термо-ЭДС по сравнению с измерением при помощи милливольтметра? 3. Какова точность записи на ленточной диаграмме? 4. Как преобразуется постоянное напряжение раз- баланса измерительной схемы в переменное напряжение? 5. Каково допустимое сопротивление внешней изме- рительной цепи потенциометра и чем оно опреде- ляется? 6. Каковы допустимые температуры и влажность окружающего воздуха для потенциометра в рабо- чих условиях? 7. Как подсчитать основную погрешность комплек- та, состоящего из электронного потенциометра и термопары? 8. Опишите принцип действия и конструкцию термопары. 9. Перечислите типы термопар, дайте их сравни- тельную характеристику. 10. Может ли данный прибор работать с термопарой другой градуировки? 262 Лабораторная работа № 3. Исследование характеристик и поверка автоматического моста 3.1. Цель и содержание работы 3.1.1. Цель работы — ознакомиться с принципом изме- рения температуры комплектом, состоящим из термометра сопротивления и автоматического моста, освоить методику поверки моста, исследовать его характеристики. 3.1.2. Содержание работы В процессе выполнения работы студент должен: 1) изучить принцип действия прибора; 2) ознакомиться с лабораторной установкой; 3) произвести поверку автоматического моста с по- мощью имитатора магазина сопротивления и вы- числить погрешности; 4) построить градуировочные характеристики (теоре- тические и экспериментальные); 5) сделать заключение о пригодности прибора к экс- плуатации; 6) составить отчет по работе. 3.2. Теоретические сведения Измерение температуры термометрами сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников из- менять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Промышленность выпускает термометры сопротивления нескольких типов. Градуировка термометра сопротивления зависит от материала чувствительного эле- мента (медь, платина, окислы титана, магния, марганца, кобальта и др.) и его сопротивления при t = 0 °С. В качестве измерительных приборов, работающих с тер- мометрами сопротивления, используются мосты и лого- метры. 263 Мосты делятся на лабораторные (неавтоматические) и производственные (автоматические). Принципиальная измерительная схема уравновешенно- го автоматического моста постоянного тока приведена на рис. Л 3.1. Плечи моста образованы постоянными сопротивления- ми R 1 и R 3 , компенсирующим резистором (реохордом) R 2 , термометром сопротивления R t и сопротивлением соеди- нительных проводов. В диагональ ас включен источник постоянного тока E, в диагональ bd — нуль-прибор НП. При равновесии моста, которое достигается перемеще- нием движка резистора R 2 , сила тока в диагонали моста равна нулю, т. е. I 0 = 0. Термометр сопротивления может быть подключен к измерительной схеме двумя или тремя проводами. Двухпроводная схема включения Минус источника питания подключается к точке c При изменении температуры окружающей среды в показания прибора вносится погрешность за счет изменения сопротивления проводов медных или алюминие- вых. Все сопротивления, кроме R t , образующие плечи моста, выпол- нены из манганина, поэтому при изменении температуры окружа- ющей среды остаются постоян- ными. Когда колебания температуры окружающей среды велики, то применяют трехпроводную схему включения. Рис. Л 3.1. Схема к лабораторной работе № 3 (1) 264 Одна из вершин моста переносится к головке термомет- ра С. При таком соединении сопротивление одного прово- да прибавляется к R t , а сопротивление второго провода — к сопротивлению R 2 . Условие равновесия моста принимает вид: R 1 (R t + R пр ) = (R 2 + R пр )R 3 . Если R 1 = R 3 — симметричный мост, то R t + R пр = R 2 + R пр . Таким образом, в трехпроводной схеме изменение со- противления соединительных проводов не влияет на ре- зультат измерения. Измерительная схема автоматического моста приведена на рис. Л 3.2. Рис. Л 3.2. Схема к лабораторной работе № 3 (2) Мост состоит из четырех плеч, образованных сопротив- лениями: R 1 , R 7 — постоянные резисторы; R р — регулировочный реохорд; R 2 — шунтирующее сопротивление; 265 R 4 — для изменения диапазона шкалы прибора; R 3 — для изменения начальной отметки шкалы прибора. Сопротивление R 8 соответствует сопротивлению R t для контрольной отметки на шкале прибора. Питание измерительной цепи осуществляется напряже- нием 6,3 В переменного тока в диагонали ab. Сопротивление реохорда R р включено в два смежных пле- ча. Обмотка реохорда шунтируется сопротивлениями R 2 и R 4 Сопротивления резисторов R 3 , R 4 , R 8 мостовой схемы оп- ределяются расчетным путем для каждой градуировки и пре- дела измерения прибора. Резистор R 6 служит для снижения напряжения питания измерительной цепи до 1,5 В. Первичный преобразователь (термометр сопротивле- ния) R t подключается к прибору соединительными прово- дами, имеющими одинаковое сопротивление. Третий соединительный провод цепи термометра вводят с целью уменьшения погрешностей прибора от изменения со- противления соединительных проводов при отклонении тем- пературы окружающей среды от нормальной. Измерительная диагональ cd подключена ко входу следящей системы, состо- ящей из усилителя 1 и реверсивного электродвигателя 2. Электродвигатель через редуктор связан с ползунком реохорда, указателем 3 и пером. При изменении контролируемой температуры в объекте меняется сопротивление термометра, что приводит к нару- шению равновесия мостовой схемы. В измерительной диа- гонали появляется напряжение рассогласования, которое усиливается усилителем и приводит во вращение электро- двигатель, перемещающий скользящий контакт реохорда до наступления уравновешивания мостовой измерительной схемы. В этом случае двигатель останавливается и стрелка отсчетного устройства показывает новое значение темпера- туры в объекте. 266 3.3. Описание лабораторной установки На лицевой панели лаборатор- ного стенда (рис. Л 3.3) смонти- рована измерительная схема мо- ста 1, автоматический мост 2, ко- лодка зажимов моста 3, декады магазинов сопротивления 4 для изменения сопротивления соеди- нительных линий, в диапазоне 0–1 Ом с шагом 0,1 Ом, тумб- лер 5 включения питания. На приставке к стенду уста- новлен магазин сопротивлений Р4831, служащий имитатором термометра сопротивления. Рис. Л 3.3. Лицевая панель лабораторного стенда 3.4. Порядок и методика выполнения работы 3.4.1. Определение технических характеристик прибо- ров и заполнение таблицы. Тип градуировки Предел измерен. Класс точности Цена деления Сопротивление линии Примечание 3.4.2. Проверка исправности прибора. Собрать схему для поверки моста в соответствии с рис. Л 3.2. К клеммам 1, 2, 3 через добавочные резисторы 4 под- ключить образцовый магазин сопротивления (Р33) Р4831; установить в нулевое положение. Включить тумблером 5 267 питание лабораторной установки. Переключатель в из- мерительном блоке прибора установить в положение «Кон- троль». Клеммы 1, 2, 3 автоматического моста замыкаются и параллельно резистору подключается добавочное сопро- тивление, что вызывает разбаланс схемы. Указатель дол- жен устанавливаться против красной отметки на шкале с погрешностью 3 мм. 3.4.3. Поверка показаний. Переключатель в измерительном блоке моста перевести в положение «Работа тока». Поверка автоматического моста заключается в сравне- нии показаний с действительными значениями, определя- емыми по градуировочной таблице. Образцовый магазин сопротивления, подключенный к мостовой схеме, служит калиброванным сопротивлени- ем, имитирующим термометр сопротивления. Изменяя со- противление образцового магазина сопротивления в соот- ветствии с градуировочной таблицей, совмещают стрелку прибора с поверяемой отметкой шкалы прибора. Поверка производится по оцифрованным отметкам при- бора при прямом и обратном ходе шкалы прибора. Результаты измерений нужно занести в таблицу и вычислить погрешности. Отм етк и шка лы пр ибо ра С оп ро ти вл ен ие тер м ом етр а по гр ад уи ро во чн ой табл иц е Показания образцового магазина Погрешности прибора В ар иац ии абсолютная пр иве ден ная пр ям ой ход обр атн ый ход пр ям ой ход обр атн ый ход °С Ом Ом Ом Ом Ом % 268 3.4.4. По полученным результатам построение графи- ков зависимостей: R t = f(t); R 1 = f(t) или R 2 = f(t) на одних и тех же осях координат. 3.4.5. Определение дополнительной погрешности по- казаний при изменении сопротивления соединительных линий. В измерительную цепь моста введены уравнительные катушки, суммарное сопротивление которых составляет сопротивление соединительных линий. Опыт следует про- изводить при изменении сопротивления линии на +20 % от номинального значения. Поверку осуществить на трех отметках шкалы (начало, середина, конец). Результаты по- верки занести в таблицу. Отметки шкалы прибора Показания образцового магазина сопротивления Погрешности при R вн при R вн + 20 % абсолютная R вн + 20 % приведенная R вн + 20 % °С Ом Ом Ом % 3.4.6. Составление заключения о пригодности прибора. 3.4.7. Теоретическое изменение схемы подключения термометра сопротивления и прогноз относительно по- грешностей измерения. 3.4.8. Осуществление переградуировки шкалы прибора на заданный преподавателем предел измерения. Какие из сопротивлений измерительной схемы необходимо изме- нить при этом? Выполнить расчет и организовать поста- новку опыта. |