Тарировка тензометрических измерителей силовых параметров

Для того чтобыиметь возможность по показаниям микроамперметра μ А определять величину силы или крутящего момента, проводится экспериментальная тарировка системы измерения. На рис. 19, б) приведена структурная схема установки для тарировки системы измерения силы.

Для выполнения тарировки силоизмерительный датчик 2 с наклеенными тензометрическими преобразователями устанавливают в нагружающее устройство 1 так, чтобы при подвешивании тарировочных гирь 4 на подвес 3, упор нагружающего устройства воздействовал на датчик 2 с силой F_д. Допустим, что измерительная система должна обеспечивать измерение силы, в диапазоне от F_min= 0H, до F_mах= 600H. Необходимо определить абсолютную Δ F и относительную d погрешности измерения системы.

Для решения поставленной задачи будем дискретно нагружать измерительный датчик 2 силой F_д, поочередно подвешивая тарировочные гири 4 на подвес 3. Учитывая плечи рычагов, усилие F_д на датчике будет равно:

(2.6)

где F_гр – вес тарировочных гирь.

 

а) б)

 

Рис. 19. Тарировочный график и структурная схема установки для тарировки системы измерения силы

 

В процессе нагружения значения силы F_д и показания I_ис измерительного микроамперметра μ А будем заносить в таблицу 2.1.

После окончания нагружения тарировка продолжается в режиме разгружения датчика. При этом последовательно убирают тарировочные гири и заносят полученные результаты в ту же таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Режимнагружениядатчика
Усилие на датчике Fд, [H]
Показания микроамперметра, Iис [μ А]
Режим разгружения датчика
Усилие на датчике Fд, [H]
Показания микроамперметра, Iис [μ А]	0, 11	6, 2	11, 9	16, 7	21, 2

После полного разгружения датчика строят тарировочный график (см. рис. 19, а). Полученный вид графика в виде петли носит название – петля гистерезиса. Её наличие объясняется трением между элементами измерительной системы. Чем больше трение, тем больше площадь петли гистерезиса, а, следовательно, и погрешность измерений.

Используя результаты тарировки, определяют коэффициент К преобразования измерительной системы:

, (2.7)

Для приведенного выше примера тарировки коэффициент преобразования имеет значение: = 20 .

Далее определяют погрешности измерения. Так абсолютная погрешность измерения Δ F системы измерения силы может быть определена как максимальное значение разности:

(2.8)

где I_нагр - показания прибора в режиме нагружения датчика, I_разгр - показания прибора в режиме разгружения датчика. При этом оба показания I_нагр и I_разгр берутся при одинаковых значениях нагрузки на измерительный датчик.

Для приведенного выше примера тарировки максимальное значение абсолютной погрешности наблюдается при нагрузке на датчик 200 Н (см. таблицу 2.1). Его величина равна:

× 20 = 1, 9× 20 = 38 Н.

Относительная погрешность d измерения силы определяется исходя из выражения:

(2.9)

Для приведенного выше примера тарировки относительная погрешность измерения имеет значение: = 6, 3%

Тарировка тензометрических измерителей крутящего момента выполняется аналогично, по вышеприведенной методике. Для этого собирают установку, внешний вид которой представлен на рис. 20. Устанавливают в неё тензометрический вал 1, с наклеенными на него тензометрическими преобразователями. Один конец тензовала 1 жестко закрепляется в точке 3. С противоположного конца к тензовалу прикрепляют тарировочный рычаг 2 с подвесом 4. В процессе тарировки на подвес 4 крепят тарировочные грузы 5, имеющие эталонные массы.

Рис. 20. Установка для тарировки тензометрического вала

В процессе тарировки дискретно нагружают тензовал 1 крутящим моментом М_кр, поочередно подвешивая тарировочные гири 5 на подвес 4. Учитывая плечо L рычага 2, крутящий момент М_кр, будет равен:

М_кр = F_гр × L (2.10)

В ходе последовательного нагружения, а затем и разгружения тензовала все значения крутящего момента М_кр и показания измерительного микроамперметра I_ис заносят в таблицу, аналогичную таблице 1.1.

Используя результаты тарировки, строят график зависимости тока измерительной системы I_исот величины приложенного к тензовалу крутящего момента М_кр (аналогичный, представленному на рис. 20, а). Затем определяют коэффициент К преобразования измерительной системы по формуле:

, (2.11)

Далее определяют погрешности измерения. Абсолютная погрешность измерения системы крутящего момента Δ М определяется по формуле:

, [Н× м]. (2.12)

Оба показания I_нагр и I_разгр берутся при одинаковых значениях крутящего момента на тензовалу, при максимальном модуле разности (I_нагр - I_разгр).

И в заключении определяется относительная погрешность системы измерения крутящего момента - по формуле:

(2.13)

Измерение давления

Измерение давления газа и жидкости в агрегатах и системах автомобиля осуществляется, как правило, при помощи измерительных систем, состоящих из первичных преобразователей – датчиков, а также усилителей сигналов датчиков (электронных усилителей).

Первичные преобразователи – датчики преобразующие изменение давления рабочего тела в изменение сопротивления. Датчики давления обычно бывают тензометрического или реохордного типа. Несколько реже встречаются датчики давления емкостного типа. На рис. 21 приведены функциональные схемы датчиков реохордного и тензометрического типа.

Датчик давления реохордного типа (рис. 21, а) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена диафрагма 2, соединенная штоком 3 с реохордом 6. Датчик давления реохордного типа работает следующим образом. При подаче на вход датчика рабочего тела, его давление Р_w воздействует на диафрагму 2, посредством чего она прогибается и через шток 3 передвигает подвижный контакт реохорда 6 изменяя его сопротивление. В результате в любой момент времени сопротивление реохорда прямо пропорционально величине давления рабочего тела Р_w.

Датчик давления тензометрического типа (рис. 21, б) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена диафрагма 2, соединенная штоком 3 с тензометрической балкой 4. На тензометрической балке 4 наклеены и соединены по мостовой схеме тензометрические датчики 5.

Датчик давления тензометрического типа работает следующим образом. При подаче на вход датчика рабочего тела, его давление Р_w воздействует на диафрагму 2, посредством чего она прогибается и через шток 3 изгибает тензобалку 4 изменяя сопротивление тензометрического моста.

а) б)

Рис. 21. Структурные схемы датчиков давления:

а) – реохордного; б) – тензометрического; 1 – корпус датчика, 2 – диафрагма, 3 – соединительный шток, 4 – тензометрическая балка, 5 – тензометрические датчики, 6 – реохорд

Тензометрический мост запитан от стабилизированного источника тока. В результате в любой момент времени ток разбаланса тензометрического моста прямо пропорционален величине давления рабочего тела Р_w.

В качестве примера рассмотрим устройство промышленных датчиков давления, модели КАРАТ-ДИ–13/16–УХЛ31–0, 5–1МПа–05В–IP54Р с диапазоном измерения давления от 0 до 1, 0 МПа.

Датчик давления КАРАТ-ДИ предназначен для работы в системах измерений, контроля, регу­лирования и управления технологическими процессами. Он обеспечивают непрерывное преобразова­ние избыточного давления, а при смещении настройки датчика, преобразование избыточного давления-разрежения жидких и газообразных сред в нормированный выходной сигнал по­стоянного напряжения. Датчик работает от постоянного тока, напряже­нием U_п=12÷ 24 В.

Технические характеристики датчика давления КАРАТ-ДИ:

1. Диапазон измерения давления.......................................................0÷ 1, 0 МПа

2. Допустимая перегрузка подавлению ……………………..…………1, 5 МПа

3. Выходной сигнал…………………………………………………..........0÷ 5 В

4. Относительная погрешность ………......................................................0, 5%

5. Напряжение питания ……………………………………………..…… ±12 В

6. Сопротивление нагрузки R_н на выходе датчика …… R_н ≤ (U_n-12)/0, 02 [Ом]

7. Климатическое исполнение ……………………………………...… УХЛ3, 1

8. Диапазон рабочих температур окружающей среды ………......(+5 ÷ +50)°С

В корпусе датчика КАРАТ – ДИ встроена схема усиления и преобразователя сигнала, (рис. 22).

Рис. 22. Схема преобразователя сигнала датчика КАРАТ – ДИ

 

Uп «+», Uп «-» – напряжение внешнего (первичного) питания схемы; Uc, Ic, Fc – сигнал напряжения, токовый и частотный, соответственно; «+Uвп», «-Uвп» – напряжение вторичного питания элементов схемы; Uоп– опорное напряжение; ВИП – вторичный источник питания; ТМ – тензомост; ДУ – дифференциальный инструментальный усилитель; ПНТ и ПНЧ – преобразователи напряжения в ток и частоту, соответственно; ТКН, ТКЧ – цепи термокомпенсации «нуля» и «чувствительности» (диапазона), соответственно; Лин – цепь линеаризации; R_д – резисторкорректор диапазона; R_о – резистор корректор «нуля»; ПД – узел переключения диапазонов; УСН – узел смещения нуля.

Напряжение на выходе датчика КАРАТ-ДИ прямо пропорционально величине давления рабочего тела Р_w на его входе.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.
2. Влияние параметров вентилятора и вентиляционной сети на его производительность
3. Влияние параметров микроклимата на здоровье и
4. Вопрос 7. О перечне параметров телефонного звонка и условиях работы на ТД
5. Воспитание силовых способностей
6. Выбор метода организации работ и расчёт его основных параметров.
7. Гигиеническое нормирование параметров ЭМП для населения
8. Е) Расчет параметров конвейера
9. Значения параметров по умолчанию
10. И.2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗДАНИЯ И ЗАПОЛНЕНИЕ ФОРМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПАСПОРТА
11. И.2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗДАНИЯ И ЗАПОЛНЕНИЕ ФОРМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПАСПОРТА
12. Измерение параметров катушек индуктивности.