ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 161
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Унифицированные сигналы
Нормирующие преобразователи
С естественным выходным сигналом
Измерительные устройства ГСП
С унифицированным выходным сигналом
С унифицированным входным сигналом
Измерительные приборы
С естественным входным сигналом
114
Нормирование МХ СИ ГСП осуществляется по группам, выделенным в зависимости от функционального назначения.
Средства ГСП, служащие для технологических измерений, в основном являются аналоговыми и имеют малую случайную составляющую погрешности. Поэтому их МХ формируются комплексами, включающими обычно: номинальную функцию преобразования, предел допускаемой основной погрешности, предел допускаемой вариации, динамическую характеристику, номинальное значение входного импеданса, номинальное значение выходного импеданса (для измерительных преобразователей), предел допускаемой дополнительной погрешности (для некоторых измерительных приборов).
В ГСП предусмотрено несколько видов конструктивного исполнения СИ: нормальное (обычное), пыле-, брызго- и взрывозащитное.
8.3. Конструктивные особенности средств измерений
Измерительная цепь – совокупность элементов СИ, образующих непрерывный путь прохождения измерительного сигнала одной физической величины от входа до выхода и обеспечивающих осуществление всех его преобразований.
Измерительный канал – это измерительная цепь, образованная последовательным соединением СИ и других технических устройств, предназначенная для измерения одной величины и имеющая нормированные МХ.
Измерительное устройство – часть измерительного прибора (установки или системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначение. Например, измерительным устройством может быть названо регистрирующее устройство измерительного прибора, измерительный преобразователь.
Чувствительный элемент (ЧЭ) – часть ИП в измерительной цепи, воспринимающая входной измерительный сигнал.
ЧЭ и ИП образуют ПИП.
Для преобразования естественных сигналов в унифицированные используются нормирующие преобразователи, а для перекрёстных связей между ветвями и обмена сигналами внутри одной ветви – промежуточные преобразователи.
115
Измерительный прибор – это устройство, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Содержит шкалу, цифровое табло, видеомонитор и т.п.
Различают местные и вторичные измерительные приборы.
Местные приборы не используют дистанционной передачи измерительной информации и устанавливаются непосредственно на объекте, например: жидкостные термометры, манометры, счётчики количества и др.
Вторичные приборы(ВП) получают информацию от ИП, поэтому находятся на удалении от объектов измерения и обычно группируются на щитах, пультах и т.п.
По способу представления информации ВП подразделяются на аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие.
Измерительный механизм(ИМ) – совокупность тех частей СИ, на которые воздействует измеряемая величина, в результате чего происходит перемещение подвижной части, соответствующее значению этой величины. Например, ИМ милливольтметра состоит из постоянного магнита и подвижной рамки.
Регистрирующее устройство – совокупность элементов СИ, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины.
Показывающее устройство – совокупность элементов СИ, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.
Табло цифрового измерительного прибора – показывающее устройство цифрового измерительного прибора.
Показание средства измерений – значение величины или число на показывающем устройстве СИ.
Отсчет показаний СИ – фиксация значения величины или числа по показывающему устройству СИ в заданный момент времени.
Указатель – часть отсчетного устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показания СИ. Например, у барометра-анероида указателем является подвижная стрелка; у ртутного термометра – поверхность столбика жидкости.
116
Рис.10. Схема отсчетного устройства измерительного прибора
Ш
кала – часть показывающего устройства СИ, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. Практически равномерная шкала – когда длины делений шкалы отличаются не более чем на 30 % и имеют постоянную цену деления.
Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы СИ.
Отметка шкалы – знак на шкале СИ (черточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины. Нулевая отметка шкалы – отметка на циферблате, связанная с цифрой.
Числовая отметка шкалы – совокупность чисел, связанных с отметками шкалы.
Деление шкалы– расстояние между двумя последовательными отметками шкалы.
Длина деления шкалы – расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.
Длина шкалы – длина линии, проходящей через центры всех самых коротких отметок шкалы средства измерений и ограниченной начальной и конечной отметками. Начальное значение шкалы – наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале СИ.
Конечное значение шкалы – наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале СИ.
117
Глава 9. Обзор СИ технологических параметров
9.1. Обзор СИ температуры
СИ температуры подразделяются на термометры и термопреобразователи. Отдельную группу СИ температуры образуют пирометры, измеряющие температуру по тепловому излучению (рис. ).
Термометры являются местными приборами. К ним относятся в основном жидкостно-стеклянные термометры. Для сигнализации или позиционного регулирования используются электроконтактные ртутные термометры с подвижным контактом, а так же бесшкальные термоконтакторы с постоянной или переменной точкой контактирования.
Термопреобразователи образуют наиболее обширную группу СИ температуры. К ним относятся манометрические, сопротивления и термоэлектрические.
Манометрические термопреобразователи содержат термобаллон, капилляр и бесшкальный манометр-преобразователь с унифицированным выходным сигналом (электрическим или пневматическим). В зависимости от заполнения манометрические СИ подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные (заполненные легкокипящей жидкостью).
Обобщённый предел измеряемых температур составляет -50…600 °С. Нормальный ряд пределов измерений (диапазонов) кратен 50°С (до 200°С ), 100 °С (до 400 °С ) и 200 °С (свыше 400 °С ).
Манометрические СИ имеют классы точности
1,0; 1,5; и 2,5 при заполнении термосистемы газами или жидкостями;
1,5; 2,5; и 4,0 при заполнении конденсатом.
Достоинства манометрических СИ является возможность их применения во взрыво- и пожароопасных зонах.
Недостатки – невысокая точность по сравнению с другими типами температурных СИ и плохая виброустойчивость.
Термопреобразователи сопротивления по виду термочувствительного элемента (ТЧЭ) подразделяются на металлические (ТЧЭ – терморезистор) и полупроводниковые (ТЧЭ – термистор). Последние из-за ряда специфических особенностей применяются редко.
118
Терморезистор представляет собой безындукционную каркасную или бескаркасную катушку, намотанную медным или платиновым проводом диаметром 0,05…0,1 мм. Терморезистор помещается в защитную арматуру, изготовленную в виде глухой трубки из латуни и стали, которая может иметь резьбовой штуцер для крепления на объекте измерения.
Термопреобразователи группы ТСМ (с медными ТЧЭ) используются в диапазоне температур –50…200°С.
Термопреобразователи группы ТСП (с платиновыми ТЧЭ) имеют диапазон измеряемых температур –260…1100°С.
В качестве ВП для термопреобразователей сопротивления с естественным выходным сигналом в виде изменения электрического сопротивления используются магнитоэлектрические логометры и автоматические мосты. Шкалы этих приборов градуированы в градусах Цельсия.
Логометры и неуравновешенные мосты с миллиамперметрами в измерительной диагонали являются только показывающими приборами (иногда с предельной сигнализацией) и имеют невысокие классы точности (обычно 1,0; 1,5).
Автоматические уравновешенные мосты, кроме функций показания и сигнализации, имеют устройства для регистрации (записи) и могут быть многоканальными (до 12 точек измерения). Класс точности мостов составляет 0,25; 0,5.
Для унификации выходных сигналов термопреобразователей сопротивления используются нормирующие преобразователи (НП), для масштабного преобразования «сопротивление-ток» или «сопротивление - цифровой код».
Термоэлектрические преобразователи (в дальнейшем ТП) представляют собой термопару (спай двух проводников, изготовленных из разнородных металлов и /или сплавов), помещённую в защитный чехол или специальную арматуру.
Конструктивные формы ТП разнообразны и зависят от назначения:
- погружаемые ТП;
-ТП для измерения температуры расплавленных металлов;
119
-ТП для измерения температуры поверхности неподвижных и вращающихся тел;
- кабельные ТП, предназначенные для измерения температур в труднодоступных местах, например в тепловыделяющих элементах энергетических ядерных реакторов;
- специальные ТП на основе тугоплавких соединений, предназначенные для измерения температур расплавов и высокотемпературных газовых потоков.
По точностным показателям ТП обеспечивают меньшую точность измерения температур, чем термопреобразователи сопротивления.
В качестве ВП, подключаемых непосредственно к ТП, т.е. использующих естественный выходной сигнал (термоэдс), применяются магнитоэлектрические милливольтметры и автоматические потенциометры.
Магнитоэлектрические милливольтметры являются только показывающими приборами и почти не применяются.
Автоматические потенциометры имеют устройства для регистрации (записи) показаний и могут иметь до 12-ти точек измерения.
Класс точности потенциометров составляет 0,25;0,5.
Для унификации выходных сигналов ТП применяются НП, обеспечивающие масштабное преобразование «эдс-ток» или «эдс-цифровой код».
Класс точности НП для ТП и ТС составляет 0,1; 0,15 (с цифровым выходным сигналом) и 0,25; 0,4(с аналоговым выходным сигналом).
Все вышерассмотренные СИ температуры своими чувствительными элементами непосредственно контактируют с измеряемой средой. Поэтому верхний предел измеряемых температур ограничивается значениями 1800… 2500 °С .
Для измерения более высоких температур используются пирометры. Пирометры применяются в тех случаях, когда невозможно использовать контактные средства измерений (например, измерение температуры в пламени