Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Погрешности измерений, их виды.



БИЛЕТ

Основные понятия об автоматическом контроле.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерения, их виды.

Прямыми измерениями называются такие, при которых значения измеряемой величины определяются непосредственным сравнением ее с мерами или показаниями измерительных приборов, градуированных в выбранных единицах измерения.

Косвенными измерениями называются такие, когда измеряемая величина определяется не непосредственно, а по данным нескольких прямых измерений, связанных с искомой величиной определенным соотношением (уравнением связи). Например, определение плотности по массе и объему, расхода по перепаду давления. Косвенные измерения применяются, когда прямые измерения невозможны.

При совокупных измерениях численные значения измеряемой величины определяются путем решения ряда уравнений, в которых имеются эмпирические коэффициенты.

Совместные измерения предусматривают использование системы уравнений, измерительных программ и сложной вычислительной техники.

Погрешности измерений, их виды.

Методические – обусловленные несовершенством принятого метода измерений.

К случайным погрешностям относятся погрешности, природа и величина которых обычно неизвестна. Они не имеют каких-либо закономерностей, кроме вероятностных. Они могут быть обнаружены только при многократных повторных измерениях одной и той же величины, поэтому их трудно учитывать.

Промахиотносятсяк погрешностям, возникающим в результате неправильного присоединения приборов, неправильного отсчета показаний, то есть чаще всего носят субъективный характер и легко обнаруживаются при повторных измерениях.

Систематические погрешности определяются недостатками, присущими методам измерений (методические погрешности) и конструкциям приборов (инструментальные погрешности).

Блок схема системы автоматического контроля.

1 — объект контроля;
2 — первичный преобразователь (чувствительный элемент, датчик);
3 — линия (канал) связи;
4 — измерительное устройство (вторичный прибор).

Влагомер психрометрический

Психрометр (влагомер психрометрический) не автоматический имеет два одинаковых стеклянных термометра, один называется сухим, а другой — мокрым (рис.). У мокрого термометра, тепловоспринимающая часть все время остается влажной, соприкасаясь с гигроскопическим телом, всасывающим воду из сосуда (нижняя часть термометра обмотана тканью, конец которой опущен в склянку с водой).

Настенный местный психрометр: 1 — ртутные термометры; 2 — таблица или график (зависимость разницы температур от влажности воздух; 3 — тепловоспринимающая часть (тряпочка).

С мокрой тряпочки идет процесс испарения влаги, эта влага уходит в воздух и интенсивность испарения зависит от влажности воздуха, чем выше влажность воздуха, тем хуже процесс испарения.

В преобразователях электрических психрометров (автоматических) для определения температур обычно применяются металлические термометры сопротивления. На рис. показана принципиальная схема электрического психрометра. Схема представляет собой сдвоенный мост, то есть измерительная часть прибора состоит из двух мостов 1 и 2. Диагональ питания у такого моста общая. Сухой термометр сопротивления Rmc включен в плечо моста 1, мокрый R - в плечо моста 2.

Разность потенциалов на вершинах а и б диагонали моста 1 пропорциональна температуре сухого термометра сопротивления, а разность потенциалов на вершинах а и с - температуре мокрого термометра сопротивления.

Преимущества психрометрического метода: вполне удовлетворительная точность при положительных температурах и незначительная инерционность. Недостатки — зависимость результатов измерения от скорости движения газов и колебаний атмосферного давления, а также понижение чувствительности и рост погрешности измерений с понижением температуры.

По закону регулирования

Законом регулирования называется математическая зависимость между входной и выходной величинами или закономерность, по которой разницу между текущим и заданным значением регулируемого параметра по определенной математической зависимости преобразуют в закон регулирования.

У = ƒ(Х),

где
У — сигнал регулирования или управления,
Х — сигнал рассогласования или разница между текущим и заданным значением параметра.

Законы регулирования бывают линейные и нелинейные.

Из регуляторов с нелинейным законом регулирования наибольшее распространение получили двух- и трехпозиционные регуляторы релейного действия.

БИЛЕТ

Какие системы автоматического контроля являются местными?

Системы контроля, в которых измерительное устройство располагается в непосредственной близости от места установки чувствительного элемента (объекта контроля) называются местными.

Какие системы автоматического контроля являются дистанционными?

Если удлинить линию связи между чувствительным элементом и измерительным устройством, можно получить измерение на расстоянии. Однако во многих случаях, когда необходимо измерить высокое давление или большой расход, тянуть линии нецелесообразно из-за возможности их разрыва. Если дистанционный контроль необходим, то система усложняется, так как вводится дополнительное преобразующее устройство, которое преобразует измеряемую величину в пропорциональный сигнал (электрический, пневматический), который передается по другому каналу на большие расстояния. Такая система называется дистанционной. Дистанционная система в этом случае имеет два измерительных устройства - первичный преобразователь (датчик) и вторичный прибор (приемник).

Дистанционные системы контроля в зависимости от вида сигнала проходящего по каналу связи или вида питания подразделяются на электрические, пневматические, гидравлические.

Поплавковые плотномеры

Работа поплавковых (ареометрических) плотномеров основана на законе Архимеда.

Поплавковые плотномеры изготовляются двух типов: с плавающим поплавком и с полностью погруженным поплавком.

В приборах первого типа мерой плотности жидкости служит глубина погружения поплавка определенной формы и постоянного веса (рис. ареометры постоянного веса).

В плотномерах второго типа глубина погружения поплавка остается постоянной, а изменяется действующая на него выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости (ареометры постоянного объема).

В плотномерах с полностью погруженным поплавком (рис.) поплавок (буек) полностью погружен в исследуемую среду. Перемещение буйка при изменении выталкивающей силы вызывает усилие, которое компенсируется сжатием пружины или каким либо другим способом. По величине компенсирующего усилия можно судить об изменении выталкивающей силы, а, следовательно, и о плотности среды.

В двухбуйковом плотномере (рис.) действие скоростной составляющей выталкивающей силы компенсируется встречным движением потоков относительно буйков, образующих чувствительный элемент. Для этого корпус прибора разделен перегородкой на две камеры. Момент силы, создаваемый буйками 2 на рычаге 3, однозначно зависит от плотности жидкости. Он преобразуется в пневмосигнал преобразователем 4 и передается по линии связи на вторичный прибор. На этом принципе основан плотномер, предназначенный для измерения плотности агрессивных, загрязненных и высоковязких жидкостей, в том числе присадок к смазочным маслам.

1 — измерительный сосуд; 2 — поплавок; 3 — патрубок; 4 — патрубок; 5 — дроссель; 6 — отражательные пластины; 7 — сердечник.

На рис. показана принципиальная схема плотномера с плавающим поплавком. Плотномер состоит из измерительного сосуда 1, в котором плавает металлический поплавок 2. Жидкость в прибор поступает через патрубок 3 и выходит из прибора через патрубок 4. Скорость потока устанавливается при помощи дросселя постоянного сечения 5.

Основные требования в процессе измерения плотности:

— вещество не должно осаждаться на буйке в виде осадка, пленки или пузырьков;

— температура среды должна быть постоянной, так как ее изменение сильно влияет на плотность вещества;

— буек должен свободно перемещаться по вертикали внутри сосуда;

— буек должен выдерживать агрессивность среды (буйки делают из нержавеющей стали, литые или полые);

— корпус плотномера может быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов или иметь внутреннее защитное покрытие и применяться для измерения плотности агрессивных жидкостей.

Достоинства поплавковых плотномеров:

— непрерывность измерения плотности в промышленных условиях.

Недостатки поплавковых плотномеров:

— можно применять только для небольших резервуаров или трубопроводов с небольшим давлением;

— необходимо термостатирование первичного измерительного устройства.

По закону регулирования

Законом регулирования называется математическая зависимость между входной и выходной величинами или закономерность, по которой разницу между текущим и заданным значением регулируемого параметра по определенной математической зависимости преобразуют в закон регулирования.

У = ƒ(Х),

где
У — сигнал регулирования или управления,
Х — сигнал рассогласования или разница между текущим и заданным значением параметра.

Законы регулирования бывают линейные и нелинейные.

Из регуляторов с нелинейным законом регулирования наибольшее распространение получили двух- и трехпозиционные регуляторы релейного действия.

 

БИЛЕТ

Измерение рН. Основные понятия. Датчики рН-метров. Блок схема измерительного комплекса

Значение pH растворов может быть определено различными способами, например:

Колориметрическим способом, основанным на свойстве некоторых веществ изменять свой цвет в зависимости от концентрации водородных ионов;

Потенциометрическим способом, основанным на измерении разности электрических потенциалов двух специальных электродов, один из которых, измерительный, а другой, сравнительный.

Блок-схема системы приборов и устройств для измерения рН в промышленности представляет собой последовательное соединение в основном пяти элементов: объект — датчик — линия связи — высокоомный потенциометр (рН-метр) — промышленный потенциометр.

В зависимости от вида объекта выбирают необходимый датчик рН метра.

Промышленностью в основном выпускаются три вида датчиков рН метров: магистральные, проточные и погружные.

Магистральные (рис.) ДМ-0М монтируется в технических трубопроводах, диаметром меньше 100 мм. Изготавливают корпуса этих датчиков из неметаллических материалов (керамика, пластмасса).

Для установки выбирают спокойный участок, где нет наклонов, перекосов, изгибов, вибрации.

Магистральный датчик ДМ-0*М

Если диаметр трубопровода достаточно большой, если давление или расход велики, применяют другие датчики — проточные ДПр-000 (рис.). Эти датчики устанавливают на отводных линиях. Для этого от технологического трубопровода отводят трубопровод меньшего диаметра.

 

 

Проточный датчик рН-метра

Отведенный исследуемый раствор проходит через электролитическую ячейку. До ячейки устанавливают ручной клапан, с помощью которого можно отрегулировать расход проходящего через ячейку раствора, при необходимости отключить измерительное устройство. Раствор после прохождения через ячейку возвращают на предыдущую стадию переработки, сбрасывают в канализацию или отправляют на утилизацию.

Погружные — ДПг-000. Устанавливают на крышках аппаратов и на поплавках, на боковых стенках.

Датчики рН-метров подбирают по следующим характеристикам:

— По виду, составу измеряемой среды.

— По диапазону измерения рН. Есть датчики, работающие в узком диапазоне (в пределах нескольких единиц) и широком диапазоне рН. Чем меньше диапазон измерения, тем выше точность измерения.

— По условиям работы (наличию примесей в растворе, диаметру трубопровода, температуре, давлению и т.д.).

Пропорциональными регуляторами (статическими) называются такие регуляторы, у которых изменение выходной величины пропорционально изменению входной, то есть реализуется пропорциональный или статический закон регулирования. Эти регуляторы с жесткой обратной связью.

Записывается сокращенно в виде обозначения П или Ст.

Уравнение П - закона регулирования имеет вид:

У=k Х,

где k — коэффициент усиления, коэффициент передачи регулятора.

Параметр настройки регулятора - ПП (предел пропорциональности) часто представляют в виде величины обратной коэффициенту усиления k в %:

Для пневматических регуляторов ПП заменяется аналогичным параметром настройки — диапазоном дросселирования (ДД), в %.

Коэффициент усиления КРхарактеризует чувствительность регулятора. Его можно изменять (настраивать) с учетом свойств объекта регулирования.

То есть пределом пропорциональности регулятора называется диапазон изменения регулируемого параметра, соответствующий перемещению регулирующего органа из одного крайнего положения в другое

Действие П-регулятора заключается в том, чтобы «догнать» отклоняющий параметр и остановить его, то есть прекратить его изменение. Достоинствами П-регуляторов является то, что они в обладают:— высоким быстродействием, то есть малым временем регулирования,— обеспечивают высокую устойчивостью процесса регулирования,— относительно просты по конструкции.

Недостатками пропорциональных регуляторов являются:— большое значение величины динамического перерегулирования (Уmax),— наличие статической ошибки регулирования, которая со временем накапливается и может значительно снизить качество (точность) регулирования.

П-регуляторы применимы для регулирования параметров объектов с саморегулированием и без него, с небольшим запаздыванием и при незначительных колебаниях нагрузки, когда можно допустить небольшую статическую ошибку.

БИЛЕТ

Химические газоанализаторы

В принципе действия прибора имеется закономерность, в основу которой положена какая-то химическая реакция. Эта химическая реакция позволяет или связать анализируемый компонент в нерастворимое соединение, или изменить объём анализируемой смеси. При выборе вида реакции необходимо, чтобы реакция была необратимой.

наибольшее распространение имеют 3 подгруппы газоанализаторы: по поглощению, по горению, комбинированные.

Газоанализаторы по поглощению (рис.)

Точный объем анализируемой смесь пропускают через поглотительный раствор, в котором находится соединение, которое необратимо вступает в реакцию с анализируемым компонентом.

1 — склянка или банка с раствором поглотителем; 2 — волюметр, имеет постоянный объем (это устройство типа поршня, груши, шарика, в который закачивается определенный объем пробы, V=const).

Анализируемую смесь пропускают через вещество, которое избирательно поглощает анализируемый компонент, происходит необратимая реакция, а объем остатков пробы измеряется прибором.

Эти приборы работают в циклическом режиме, основные этапы работы прибора следующие — подготовка пробы, анализ, показание или запись информации, промывка системы и заполнение новыми чистыми реактивами.

Достоинства метода измерения: простота конструкции; возможность изготовления из подручных материалов непосредственно на месте.

Недостатки: чаще всего это местные приборы, которые не имеют выходных сигналов; сложности с герметизацией соединительных шлангов; трудно подобрать поглотители для некоторых компонентов газовой смеси для протекания необратимых реакций.

Газоанализаторы по горению (рис.)

Если анализируемый газовый компонент очень слабо активен и реакцию его поглощения провести сложно, то его переводят в более активное соединение различными способами. Для этих целей чаще всего используют реакцию окисления, а это в основном процесс горения компонента. Горение проводят в специальных печах. В печь подается определенный объем газовой смеси, кислорода или воздуха в качестве окислителя. Получившуюся после реакции смесь охлаждают и измеряют ее новый объем или давление.

Комбинированные газоанализаторы применяются в том случае, если оба метода лучше соединить в один: смесь после горения подаётся на устройство поглощения, то есть в начале неактивное химическое соединение переводится в активное вещество, а затем оно поглощается.

Позиционные регуляторы (Пз)

Позиционными называются такие регуляторы, у которых перемещение регулирующего органа происходит только при определенных значениях отклонения регулируемого значения параметра от заданной величины.

Регулирующий орган может занимать ограниченное количество определенных положений (позиций), причем его перемещение из одного положения в другое происходит с большой скоростью без остановки и промежуточных положений, что может считаться мгновенным. Эти регуляторы иногда называют шаговыми.

Позиционные регуляторы делятся на несколько разновидностей в зависимости от количества возможных положений регулирующего органа. Наибольшее распространение получили наиболее простые двухпозиционные регуляторы. Регулирующий орган в такой системе регулирования может занимать только два положения, например, «закрыто — открыто» или «включено — выключено». При использовании Пз-регуляторов он включается, когда регулируемый параметр станет больше или меньше заданного, то есть регулируемая величина совершает колебания относительно заданного значения. Эти колебания называют автоколебаниями. Амплитуда и период колебаний регулируемого параметра зависит от статических и динамических свойств регулятора и объекта регулирования. Период автоколебаний равен:

Ткр = Твк + Тотк,

где
Ткр — период автоколебаний,
Твк, Тотк — соответственно периоды включения и выключения сигнала при максимальном или минимальном значении регулируемого параметра.

К важнейшим характеристикам двухпозиционного регулятора относятся статическая характеристика регулирующего органа (зависимость пропускной способности от степени открытия), зона нечувствительности регулятора и время полного хода исполнительного устройства (регулирующего органа с исполнительным механизмом).

Регуляторы релейного действия можно применять для объектов большой мощности и без значительного запаздывания.

БИЛЕТ

Весовые плотномеры

Принцип действия весовых плотномеров основан на взвешивании определенного объема жидкостей. Для весового метода характерны независимость показаний от свойств измеряемой среды. В весовых плотномерах плотность определяется непрерывно по изменению массы постоянного объема контролируемой жидкости, протекающей через трубку постоянного объема.

На рис. приведена принципиальная схема весового плотномера.

1 — петлеобразная трубка;

2 — заслонка;

3 — сопло;

4 — пневматический усилитель;

5 — сильфон.

Исследуемая жидкость непрерывно протекает по петлеобразной трубке 1, соединеной с заслонкой 2 пневмопреобразователя.

При увеличении плотности жидкости вес петлеобразной трубки увеличивается, она опускается, зазор между соплом 3 и заслонкой 2 уменьшается, давление воздуха в преобразователе увеличивается. Пневматический унифицированный сигнал через усилитель 4 передается на сильфон 5 (обратная связь). Давление воздуха в сильфоне, изменяющееся пропорционально изменению плотности жидкости.

К достоинствам весовых плотномеров можно отнести:

— возможность непрерывного измерения в промышленных условиях чистых веществ, иногда с твердыми частицами, не имеющими абразивных свойств и не повреждающие резиновые соединительные шланги;

— постоянное сечение трубки, по которой протекает жидкость и достаточно большая скорость движения жидкости, что исключает осаждение на стенках петлеобразной трубки взвешенных твердых частиц;

— может изменяться скорость движения потока вещества.

Недостатки весовых плотномеров:

— резиновые шланги стареют и деформируются, меняют свои упругие свойства, а если жидкость с твердыми частицами, то они быстрее истираются;

— обязательное термостатирование трубки, то есть обязательно должна быть система автоматического регулирования температуры в термостате.

Типовые звенья в системах автоматического регулирования.

Типовыми звеньями автоматики называются такие звенья, переходный процесс в которых описывается дифференциальным уравнением не выше второго порядка с постоянными коэффициентами..

БИЛЕТ

Поплавковые плотномеры

Работа поплавковых (ареометрических) плотномеров основана на законе Архимеда.

Поплавковые плотномеры изготовляются двух типов: с плавающим поплавком и с полностью погруженным поплавком.

В приборах первого типа мерой плотности жидкости служит глубина погружения поплавка определенной формы и постоянного веса (рис. ареометры постоянного веса).

В плотномерах второго типа глубина погружения поплавка остается постоянной, а изменяется действующая на него выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости (ареометры постоянного объема).

В плотномерах с полностью погруженным поплавком (рис.) поплавок (буек) полностью погружен в исследуемую среду. Перемещение буйка при изменении выталкивающей силы вызывает усилие, которое компенсируется сжатием пружины или каким либо другим способом. По величине компенсирующего усилия можно судить об изменении выталкивающей силы, а, следовательно, и о плотности среды.

В двухбуйковом плотномере (рис.) действие скоростной составляющей выталкивающей силы компенсируется встречным движением потоков относительно буйков, образующих чувствительный элемент. Для этого корпус прибора разделен перегородкой на две камеры. Момент силы, создаваемый буйками 2 на рычаге 3, однозначно зависит от плотности жидкости. Он преобразуется в пневмосигнал преобразователем 4 и передается по линии связи на вторичный прибор. На этом принципе основан плотномер, предназначенный для измерения плотности агрессивных, загрязненных и высоковязких жидкостей, в том числе присадок к смазочным маслам.

1 — измерительный сосуд; 2 — поплавок; 3 — патрубок; 4 — патрубок; 5 — дроссель; 6 — отражательные пластины; 7 — сердечник.

На рис. показана принципиальная схема плотномера с плавающим поплавком. Плотномер состоит из измерительного сосуда 1, в котором плавает металлический поплавок 2. Жидкость в прибор поступает через патрубок 3 и выходит из прибора через патрубок 4. Скорость потока устанавливается при помощи дросселя постоянного сечения 5.

Основные требования в процессе измерения плотности:

— вещество не должно осаждаться на буйке в виде осадка, пленки или пузырьков;

— температура среды должна быть постоянной, так как ее изменение сильно влияет на плотность вещества;

— буек должен свободно перемещаться по вертикали внутри сосуда;

— буек должен выдерживать агрессивность среды (буйки делают из нержавеющей стали, литые или полые);

— корпус плотномера может быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов или иметь внутреннее защитное покрытие и применяться для измерения плотности агрессивных жидкостей.

Достоинства поплавковых плотномеров:

— непрерывность измерения плотности в промышленных условиях.

Недостатки поплавковых плотномеров:

— можно применять только для небольших резервуаров или трубопроводов с небольшим давлением;

— необходимо термостатирование первичного измерительного устройства.

Система регулирования по возмущению:
Возмущением - разница между текущим и заданным значением параметра на входном потоке.

Изменение температуры входного раствора в теплообменник будет являться возмущающим воздействием или просто возмущением, а изменение температуры на выходе в ту или иную сторону от заданного значения будет называться отклонением.

Достоинства системы регулирования по возмущению — возмущающее воздействие может быть устранено до появления отклонения, что дает высокую точность регулирования температуры.

Недостатками этой системы регулирования — любой объект имеет обычно несколько возмущений, а система компенсирует только одно. Поэтому, если на объект действуют несколько возмущающих воздействий, то необходимо столько же систем регулирования, что очень сложно. Учитывать все возмущения очень трудно, одно неучтенное возмущение может свести на «нет» всю систему регулирования.

Система регулирования по отклонению:
Особенностью этой системы является то, что регулятор оказывает воздействие на объект в том случае, если регулируемая величина отклоняется от заданного значения не зависимо от того, какие причины вызывают это отклонение.

Недостатком является то, что параметр как бы «проскальзывает», то есть объект регулирования некачественно передает параметр, но при этом компенсирует все возмущения. Принцип регулирования по отклонению универсален и весьма эффективен, поскольку алгоритм регулирования формируется независимо от причин, вызвавших отклонение управляемого параметра.

 

БИЛЕТ

Гидростатические плотномеры

Принцип действия гидростатических плотномеров основан на том, что давление р в жидкости на некоторой глубине Н от поверхности равно весу столба жидкости высотой Н (при площади основания 1 см²):

Обычно измеряют разность давлений двух столбов жидкости разной высоты (дифференциальный метод). Это дает возможность исключить влияние на точность измерения колебаний уровня исследуемой жидкости и автоматически осуществить температурную компенсацию.

В пьезометрическом дифференциальном двухжидкостном плотномере с непрерывной продувкой инертного газа (рис.) исследуемая жидкость непрерывно протекает через сосуд 1, в котором поддерживается постоянный уровень. Сосуд 2 постоянного уровня заполнен эталонной (сравнительной) жидкостью с известной плотностью (лучше равной наименьшей плотности исследуемой жидкости).

Инертный газ по трубке 3 проходит через слой исследуемой жидкости постоянной высоты и далее выходит из прибора. Тот же инертный газ по трубке 4 проходит через слой постоянной высоты эталонной жидкости, затем по дополнительной трубке 5 газ проходит через небольшой слой исследуемой жидкости и далее уходит из прибора.

Прохождение газа, из дополнительной трубки через небольшой слой исследуемой жидкости, обеспечивает независимость показаний плотномера от колебания уровня жидкости в сосуде (рис.).

 

1 — сосуд для исследуемой жидкости; 2 — сосуд с эталонной жидкостью; 3 и 5 — трубки; 6 — дифманометр.

На рис. показана схема установки автоматического плотномера без доплнительной емкости.

При измерении плотности или концентрации этим методом необходимо выполнение следующих условий:

— постоянство значения уровня и температуры;

— постоянство распределения концентрации по объему (недопустимо расслоение среды и выпадение осадков, допустимо слабое перемешивание);

— допустимо продувание воздуха или инертного газа через измеряемую среду (воздух или инертный газ нельзя продувать через взрывоопасные, токсичные, агрессивные среды; растворы кислот и т.д.).

Соединения типовых звеньев. Последовательное соединение звеньев.

Соединения звеньев

Любую систему регулирования можно представить в виде типовых звеньев, которые могут быть соединены между собой различным образом

Для нахождения передаточной функции системы автоматического регулирования (после определения передаточных функций отдельных звеньев) используют правила соединения звеньев.

Найдем передаточные функции:

а) при последовательном соединении звеньев.

При последовательном соединении выходная величина предыдущего звена является входной величиной последующего звена

В частном случае примером могут служить любая система контроля, сигнализации, разомкнутая система управления.

Передаточная функция системы, состоящей из трех звеньев, равна W=у/х.

Передаточные функции отдельных звеньев равны соответственно:

W1=y1/x , W2=y2/y1 , W3=y/y2, где х1=у1, х2=у2

Доказательство проводится методом от обратного, то есть для получения необходимого результата возьмем и перемножим (перемножим передаточные функции отдельных элементов).

W=y/x=(y1/x)*(y2/x1)*(y/x2)=y/x

Из полученного выражения следует, что передаточная функция системы из последовательно соединенных звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев.

Параллельное соединение звеньев.

Найдем передаточные функции:

при параллельном соединении звеньев. Параллельным соединением называется такое, при котором один и тот же входной сигнал подается на вход или большего числа звеньев. При этом значения выходных величин суммируется. То есть, когда несколько элементов работают параллельно, и все входы звеньев подключены к общему входу, а все выходы к общему выходу. При этом: X=x1+x2+x3, а Y = y1+y2+y3

Доказательство ведется методом от обратного. Если сложить передаточные функции всех элементов системы, состоящей из параллельно соединенных звеньев, то передаточная функция такой системы будет равна:W1=y1/x; W2=y2/x; W3=y3/x;

(y1/x)+(y2/x)+(y3/x)=W; W=W1+W2+W3;

Таким образом, при параллельном соединении звеньев передаточная функция равна сумме ее отдельных элементов.

Примером может служить система параллельно работающих аппаратов (фильтров, теплообменников).

 

БИЛЕТ

Детекторы хроматографов

Детектор хроматографа представляет собой устройство, позволяющее фиксировать какое — либо физико-химическое свойство бинарной смеси, определяемое ее составом.

Интегральное звено

Интегральными звеньями называются такие звенья, в которых выходная величина пропорциональна интегралу во времени от входной величины. Дифференциальное уравнение интегрирующего звена имеет вид:

 

 

Из уравнения следует, что в интегрирующем звене скорость изменения выходной величины пропорциональна входной величине.

Передаточная функция интегрирующего звена:

В отличие от других звеньев, интегрирующее звено не приходит в равновесное состояние при скачкообразном изменении входной величины. Если усилительное, апериодическое, колебательное звенья имеют статическую характеристику, и, следовательно, в равновесных состояниях — однозначную зависимость выходной величины от входной, то интегрирующее звено этого не имеет. Уравнениями интегрирующего звена описывается поведение ненагруженных электродвигателей, которые быстро набирают обороты, нагревательных элементов, операционных усилителей

Дифференцирующее звено.

Называется такое типовое звено, в котором выходная величина пропорциональна производной во времени от входной величины. Различают идеальные и реальные дифференциальные звенья. Идеальные дифференциальные звенья характеризуются следующим уравнением:

 

 

Практически нет идеальных звеньев, так как возмущение на вход звена нельзя подать мгновенно.

Уравнение реального дифференциального звена

 

Переходный процесс в реальном звене при подаче на вход скачкообразного возмущения описывается интегральным уравнением:

 

Таким образом, реальное дифференциальное звено занимает промежуточное положение между усилительным и идеальным дифференциальным звеном, в зависимости от величин T и k.

БИЛЕТ

Промышленные типы термопар.

Платинородий(10% родия)-платиновая термопара (тип ТПП) (от 0 до 1300 0С) надежно работает в нейтральной и окислительной средах, но быстро разрушается в восстановительной атмосфере, особенно в присутствии окислов металла и кремнезема вблизи термопары. Вредно действуют на платину пары металла и углерод (особенно окись углерода). Поэтому при промышленных измерениях необходима тщательная изоляция термопары от непосредственного воздействия измеряемой среды. Термопара ТПП при правильной эксплуатации сохраняет постоянство своей градуировки в течение весьма длительного времени. Однако т.э.д.с., этой термопары мала по сравнению с другими термопарами. Термопары ТПП применяются при температурах до 1600 0С.

Платинородий (30% родия) - платинородиевая (6% родия) термопара (тип ТПР) (от 300 до 1600 0С). Особенность термопары в том, что она применяется для измерения самых высоких температур — до 1800 0С и развивает очень малую т.э.д.с. (0,04 мВ при 120 0С и 0,002 мВ при 20 0С).

Термопары платиновой группы ТПП и ТПР изготовляются обычно в виде проволоки диаметром 0,5 или 1 мм и изолируются фарфоровыми бусами или фарфоровыми трубками.

Хромель-алюмелевая термопара (типа ТХА) (от –50 до 1000 0С) наиболее устойчива из всех неблагородных термопар. Она применяется для измерения температуры до 1300 0С. Зависимость т.э.д.с. этой термопары от температуры близка к линейной. Большое содержание никеля в сплаве обеспечивает стойкость термопары против окисления и коррозии. Восстановительная среда вредно действует на хромель-алюмелевую термопару.

Термопара из сплавов НК-СА (типа ТНС) обладает характерной особенностью, заключающейся в том, что она не требует введения поправки на температуру холодных спаев, так как т. э.д.с., развиваемая термопарой до 200 0С, практически равна нулю. Верхний температурный предел 1000 0С.

Хромель(89% Ni)-копелевая(45% Ni) термопара (типа ТХК) (от-50 до 600 0С) развивает наибольшую т.э.д.с. из всех стандартных термопар, что позволяет изготовлять термоэлектрические термометры с узкой температурной шкалой. Применяется для измерения температуры до 800 0С. Стандартные термопары ТХА, ТНС, ТХК изготовляются из проволоки диаметром 0,7–3,2 мм и изолируются керамическими бусами.

Колебательное звено

Колебательными называются такие звенья, у которых при внезапном приложении единичного возмущения появляются колебания выходного сигнала.







Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 366; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.027 с.) Главная | Обратная связь