Реферат: Технологические измерения и приборы

При измерении температуры в промышленных условиях электрические термометры сопротивления применяют в комплекте с логометрами, автоматическими уравновешенными мостами и автоматическими компенсационными приборами. При этом необходимо иметь в виду, что эти приборы снабжают шкалой, отградуированной в градусах Цельсия, которая действительна только для определенной градуировки термометра сопротивления и заданного значения сопротивления проводов, соединяющих термометр с измерительным прибором.

Рассмотрим схему работы автоматического уравновешенного моста.

Автоматические уравновешенные мосты являются техническими приборами высокого класса точности. Они бывают показывающими, показывающими и самопишущими с записью или на дисковой, или на ленточной диаграмме. Приборы с ленточной диаграммой служат для измерения и записи температуры в одной точке (одноточечные) или в нескольких точках (многоточечные). Приборы с дисковой диаграммой изготавливаются только одноточечными. Шкала автоматических уравновешивающих мостов градуирована в градусах Цельсия с указанием её принадлежности к определенной градуировке термометра сопротивления.

По устройству автоматические уравновешенные мосты отличаются от автоматических потенциометров только измерительной схемой. На рис. 2.3 дана принципиальная схема автоматического уравновешенного моста. В измерительную схему входят; R1, R2 и R3 – резисторы, образующие три плеча мостовой схемы, четвертое плечо образовано сопротивлением термометра; - реохорд; - шунт реохорда, служащий для подгонки сопротивления до заданного нормированного значения; - резистор для установки диапазона измерения; - добавочный резистор для подгонки начального значения шкалы; - балластный резистор в цепи питания для ограничения тока; - резисторы для подгонки сопротивления линии до определенного значения. Т0 – токоотвод; С1 и С2 – конденсаторы создающие необходимый фазовый сдвиг (90) между магнитными потоками обмотки возбуждения и управляющей обмотки и необходимое напряжение на обмотке возбуждения; С3 – конденсатор, включенный параллельно управляющей обмотке реверсивного двигателя, шунтирует её для компенсации индуктивной составляющей тока в этой обмотке; СД – двигатель для перемещения диаграммной ленты или каретки печатающего устройства. Все резисторы изготавливаются из манганиновой проволоки, следовательно, колебания температуры воздуха не влияют на значения сопротивлений этих резисторов.

Термометр сопротивления подключен к мосту по техпроводной схеме.

Измерение и запись температуры производятся следующим образом. Изменение сопротивления терморезистора нарушает равновесие мостовой схемы, и в диагонали АВ моста возникает напряжение рассогласования, которое поступает на входной трансформатор, затем усиливается усилителем до значения, достаточного для приведения в действие реверсивного двигателя РД. Выходной вал двигателя, вращаясь в ту или иную сторону в зависимости от знака сигнала рассогласования, перемещает движок реохорда и перо самописца СП. При достижения равновесия мостовой схемы выходной вал двигателя
останавливается, а движок реохорда, указатель и перо самописца занимают положение, соответствующее измеряемому сопротивлению термометра, а следовательно, температуре измеряемого объекта.

Мостовая схема изображенная на рис 2.2, будет в состоянии равновесия при условии

,

где - приведенное сопротивление участка реохорда левее движка А; - приведенное сопротивление участка реохорда правее движка А.

Для автоматических уравновешенных мостов установлена допускаемая основная погрешность, выраженная в процентах от нормирующего значения. Она составляет 0,25 или 0,5.

Отечественная промышленность выпускает следующие основные типы автоматических уравновешенных мостов: показывающие КПМ1 и КВМ1; показывающие и самопишущие с ленточной диаграммой КСМ1, КСМ2 и КСМ4; показывающие и самопишущие с дисковой диаграммой КСМ3. эти приборы имеют дополнительные сигнальные и регулирующие устройства и могут быть использованы в системах сигнализации и регулировки температуры.

2. ВЫБОР ТИПА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И

СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ

На основании заданного диапазона температур t= 0С и t= 100С в качестве первичного измерительного прибора (ПИП) возьмем медный термометр сопротивления, так как использование термоэлектрических термометров считаю нецелесообразным в этом диапазоне температур, с номинальным сопротивлением при 0С R= 53,00 Ом. Данному типу ПИП соответствует мостовая схема измерения, используемая в автоматических мостах.

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ МОСТОВОЙ СХЕМЫ

ИЗМЕРЕНИЯ

Примем для расчета следующие данные:

- диапазон измерения температуры от 0 до 100 градусов Цельсия;

- в качестве датчика температуры выбран термометр сопротивления типа ТСМ 23 градуировки;

- стандартная градуировочная шкала для электронного автоматического моста типа КСМ4 выбрана от 0С до 100С при работе его с термометром сопротивления типа ТСМ (23 градуирровки);

- параметры настройки измерительной схемы моста при использовании стандартной шкалы (0С до 100С ) имеют следующие значения:

Rл = 2,5 Ом; Rд = 4,3 Ом; R2 = R3 = 300 Ом; Rб = 450 Ом;

Rп = 23,6 Ом; Rрш = 90 Ом; Rпр = 18,7 Ом; R1 = 76 Ом;

R= 53 Ом; R= 75,58 Ом; Uо = 6,3 В.

Пересчитаем параметры настройки измерительной схемы моста (рис. 1), которые бы обеспечивали изменение положения показателя шкалы в пределах всей шкалы при заданном диапазоне изменения температуры от 0С до 100С.

Принимаем для расчета : Rл = 2,5 Ом; Rд = 4,3 Ом; R2 = R3 = 300 Ом; Rб = 450 Ом.

По градуировочной таблице определяем:

R= 75,58 Ом; R= 53 Ом.

По формулам:

Rпр = , где

A = ( R+ ( Rл + Rд + R3 ) * ( 1 – 2 *) ) – (R+ R) * = ( 53 + + (2,5 + 4,3 + 300) * (1 – 2 * 0,032)) – (53 + 75,58) * 0,032 = 383,05,

B = 4 * ( R - R) * R3 * (1 – 2 *) = 4 * (75,58 - 53) * 300 * (1 – 2 * 0,032) = 25360,