Курсовая работа: Інформаційно-вимірювальна система тиску газу в газопроводі
В даному випадку чим ближче значення Е до 1, тим більше варіант реалізації системи відповідає ідеальному.
Порівняльний аналіз варіантів реалізації систем наведений в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Порівняльний аналіз варіантів реалізації ІВС
| Параметр | 1-й варіант реалізації системи | 2-й варіант реалізації системи | 3-й варіант реалізації системи | Ідеальна система |
| Точність | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Швидкодія | 1 | 1 | 0 | 1 |
|
Використання ресурсів CPU | 0 | 1 | 0 | 1 |
| Складність реалізації | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Складність ПЗ | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Собівартість | 0 | 0 | 1 | 1 |
 | 4 | 5 | 4 | 7 |
Отже, згідно таблиці 1.1 значення якісного критерію для першого варіанту реалізації системи
;
для другого варіанту
;
і для третього
.
Отже, другий варіант реалізації системи більше відповідає ідеальній системі при обраних характеристиках для порівняння, а оскільки ці характеристики необхідно забезпечити в системі, що розробляються, то для подальшої розробки виберемо саме другий варіант реалізації.
2. Розробка структурної схеми інформаційно-вимірювальної системи тиску газу в газопроводі
Кожний засіб вимірювання є технічним засобом певної структури. Ступінь складності засобу вимірювання визначається характером та кількістю перетворень, необхідних для перетворення інформативного параметра вхідного сигналу в інформативний параметр вихідного сигналу. Всі ці проміжні перетворення здійснюються перетворювальними елементами і засновані на певних фізичних ефектах, які забезпечують своїм поєднанням роботу засобу вимірювань.
Структурною схемою вимірювального кола засобу вимірювань називається схема, що відображає його основні функціональні частини (структурні елементи), їх призначення та взаємозв’язки. Ступінь диференціації структурної схеми на структурні елементи, що зображаються переважно прямокутниками, визначається призначенням схеми[1].
У попередньому розділі було вибрано варіант реалізації інформаційно-вимірювальної системи зображений на рисунку 1.2. Розробимо структурну схему системи спираючись на цей варіант. Отже, згідно завдання на курсовий проект задана системи повинна складатись із чотирьох вимірювальних каналів, в трьох з яких відповідно вимірюватимуться надлишковий тиск, різниця тисків та розрідження в газопроводі, а четвертий канал слугуватиме для контролю температури в газопроводі.
Газ – корисна копалина, яка є сумішшювуглеводнівта невуглеводневих компонентів, перебуває у газоподібному стані за стандартних умов (тиску 760 мм ртутного стовпчика або 101,325 кПа і температури 20° C) і є товарною продукцією.
Основним компонентом (більше 98%) природного газу є метан, тому його властивості практично співпадають з властивостями метану. Варто відзначити, що природній газ не має запаху, а відомий всім запах газу – це запах етилмеркаптану, який спеціально додається до газу для можливості виявлення його витоку з газопроводу по запаху. Крім того до складу природнього газу входять етан, пропан, бутан, пентани, гексани, гектани, октани, нонани, бензол, толуол, водень, кисень, оксид вуглецю, двоокис вуглецю, азот, кисень та гелій.
Методи вимірювання тиску газу ґрунтуються на порівнянні сил тиску, що вимірюється, з наступними силами: тиску стовпця рідини (ртуті, води) відповідної висоти; такими, що утворюються при деформації пружних елементів (пружин, мембран, манометричних коробок, сильфонів та манометричних трубок); а також із пружними силами, що виникають при деформації деяких матеріалів, при яких виникають електричні ефекти[2].
З точки зору чутливості важлива роль першого перетворювального елемента у вимірювальному каналі. Та його частина, що перебуває під безпосереднім впливом вимірюваної величини, називається чутливим елементом. Розглянемо основні типи первинних перетворювачів тиску, вихідними сигналами яких є електричні сигнали, зручні для подальшої обробки і передачі по вимірювальному каналі.
Ємнісні перетворювачі застосовують для перетворення в електричний сигнал тисків. Ємнісний перетворювач - це конденсатор змінної ємності, керований вхідним сигналом. Електричні ланки з ємнісними перетворювачами живлять змінним струмом підвищеної частоти (від одиниць до десятків кілогерц).
Ємнісні перетворювачі мають звичайно верхню границю перетворюваного тиску 200…800 Па при чутливості 0,5…1,0 пФа/Па. Основна похибка становить 1…2%[1].
Принцип дії тензометричних перетворювачів засновано на використанні зміни електричного опору провідникових та напівпровідникових матеріалів при їх розтягуванні чи стисканні у межах пружних деформацій.
До головних техніко-метрологічних характеристик тензометричних перетворювачів належать тензочутливість, повний опір, повзучість, механічний гістерезис, температурна нестабільність, динамічні характеристики.
Тензочутливість визначається переважно резистивними властивостями матеріалу чутливого елемента, проте значною мірою залежить від конструкції перетворювача, матеріалу основи та інших чинників.
Головні вимоги до тензоперетворювачів такі:
а) якнайбільше значення коефіцієнта тензочутливості;
б) високий питомий електричний опір;
в) температурний коефіцієнт лінійного розширення чутливого елемента перетворювача повинен по можливості дорівнювати температурному коефіцієнту лінійного розширення матеріалу досліджуваного об'єкта.