Результаты измерений и расчетов

N	Показания	Погрешности
Линейка	ТРМ200	Абсолютная, мм	Приведенная	Допускаемая

 

Приведенная погрешность прибора:

∆ пр = ∆ абс*100% /(Аmax-Amin) где: ∆ абс- абсолютная погрешность, определяется как разность между показаниями прибора и показаний по линейке эталонной емкости.

Аmax и Amin – верхний и нижний пределы шкалы поверяемого прибора.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое уровень и в каких единицах он измеряется?

2. Какие методы измерения уровня вы знаете?

3. Какой метод измерения использует Метран 100ДГ.

4. Принцип действия датчика.

 

Лабораторная работа №8

Потенциометры – компенсаторы

Цель работы: изучить метод измерения постоянного напряжения или термо-эдс компенсационным методом, устройство потенциометров и освоить операции поверки автоматического потенциометра КСП-4.

 

Задание: Выполнить измерения постоянного напряжения автоматическим и переносным потенциометром, определить приведенную погрешность и вариацию показаний компенсатора автоматического.

Теоретическая часть

Принцип действия потенциометраоснован на нулевом (компенсационном) методе измерения: компенсации измеряемой термоЭДС падением напряжения на реохорде от дополнительного источника тока. Основное преимущество компенсационного метода заключается в том, показания потенциометра не зависят от сопротивления цепи термоэлектрического термометра.

Уравнение компенсации: в момент измерения падение напряжения на калиброванном сопротивлении равно термоЭДС термопары:

 

Е_тп = I_рт Rр, (1)

где Е_тп - термоЭДС, развиваемая термопарой; I_рт – рабочий ток измерительной схемы потенциометра вырабатываемый источником стабилизированного питания (ИПС); Rр – сопротивление реохорда (рис.43.)

Электронные потенциометры предназначены для непрерывного измерения электродвижущей силы постоянного тока, в частном случае электронный потенциометр используется для измерения температуры. При измерении температуры на вход потенциометра подключается термоэлектрический преобразователь (термопара).

Приборостроительная промышленность выпускает несколько видов электронных потенциометров. В зависимости от формы представления информации, потенциометрам присвоены следующие шифры:

КСП- компенсатор самопишущий потенциометрический;

КПП- компенсатор показывающий потенциометрический;

КПВ - компенсатор показывающий потенциометрический с вращающейся шкалой.

Преобразование сигнала для связи с ГСП (для этого в приборах используют встроенные измерительные преобразователи с целью получения на выходе унифицированных сигналов для связи с различными ветвями ГСП. По виду выходного сигнала преобразователи различают на

пневматические, частотные, токовые и преобразователи напряжения).

В переносных эталонных потенциометрах, являющихся потенциометрами с постоянной силой тока, применяется электрохимический источник постоянной ЭДС, так называемый нормальный элемент. Нормальный элемент (НЭ) – это эталон (мера) ЭДС, величина которой известна с высокой точностью (1, 0186 В). Потенциометры с постоянной силой рабочего тока повышают точность измерения термо-ЭДС (класс точности приборов 0, 05).

В промышленных условиях применялись аналоговые автоматические потенциометры. Как следует из названия, автоматические потенциометры предназначены для измерения термо-ЭДС без участия человека. Для автоматической компенсации температурной погрешности термопар в автоматических потенциометрах реохорд встроен в измерительную диагональ уравновешенного моста, содержащего в одном из плеч медное сопротивление R_м (рис.8), падение напряжения на котором U_м=I_р*R_м равно погрешности на температуру холодного спая термопары E(t”₀t₀). При встречном включении происходит компенсация (уничтожение) температурной погрешности термопары E(t”₀t₀).

 

Рис.43. Упрощенная измерительная схема автоматического потенциометра.

 

Более широкое применение нашли автоматические потенциометры. Как следует из названия, автоматические потенциометры предназначены для измерения термо-ЭДС без участия человека. Кроме ряда дополнительных функций автоматические потенциометры выполняют корректировку результата измерения на температуру холодного спая термопары.

Термо-ЭДС термоэлектрического термометра ЕТ компенсируется (уничтожается) падением напряжения на участке б-е автоматически. Если Uбе не равно ЕТ, то на вход электронного блока ЭБ подается разность сигналов  U =Uбе - ЕТ, которая усиливается. Далее сигнал поступает на двигатель, который перемещает движок реохорда RP таким образом, что  U начинает уменьшаться и становится равным нулю, после чего выходной сигнал ЭБ не будет вызывать движения реверсивного двигателя и движок реохорда остановится. Вместе с перемещением движка реохорда по шкале прибора одновременно перемещается стрелка, отмечая показания измеряемой температуры. Источник питания стабилизированный ИПС используется для стабилизации рабочего тока.

Для автоматического введения поправки на температуру холодного спая термоэлектрического термометра в схеме потенциометра имеется медный резистор (RM), который расположен рядом с холодным спаем термопары и имеет ту же температуру, что и он. Из схемы видно, что медный резистор и измерительный реохорд включены в разные контуры с различными по знаку и значению рабочими токами (I1=3 mA; I2=2 mA). Это сделано для того, чтобы ввести и поправку в показания на температуру холодного спая и уравновесить термо-ЭДС.

 

Описание рабочего стенда

Лабораторная установка включает в себя:

-автоматический потенциометр типа КСП-4;

-измеритель цифровой 2 ТРМ0;

-термоэлектрический термометр ТП (L), расположенный в электрической нагревательной печи;

-образцовый потенциометр постоянного тока типа ПП-63.

 

Лабораторный стенд предназначен для проведения следующих работ:

-поверка автоматического потенциометра КСП образцовым потенциометром;

-поверка цифрового измерителя 2ТРМ0 образцовым потенциометром;

-измерение температуры печи с помощью хромель-алюмелевой термопары и, работающего в информационном режиме измерителя 2ТРМ0.

Схема поверки автоматического потенциометра КСП-4 и цифрового измерителя 2 ТРМ0 представлена на рис. 44.

Рис.44. Локальная поверочная схема

 

Последовательность выполнения лабораторной работы

Поверка включает следующие операции:

1. Внешний осмотр рабочего и образцового прибора;

2. Определение погрешности рабочего прибора;

3. Определение вариации показаний рабочего прибора.

4. Заполнение протокола поверки и составление заключения о пригодности поверяемого прибора.

Поверка заключается в сравнении показаний поверяемого прибора на всех оцифрованных отметках шкалы с действительными показаниями термоэлектрического термометра. За действительные значения принимаются значения НСХ конкретной термопары ( табл.1, Приложение1). В результате поверки определяется максимальная приведенная погрешность, которая сравнивается с основной допускаемой погрешностью прибора доп.

1.Внешний осмотр поверяемого и образцового прибора.

Приборы считаются пригодными, если не обнаружены следующие недостатки:

а) нечеткость отметок и цифр на шкале приборов, загрязнение циферблата или видимых частей механизма, повреждение стекла и т.д.

б) отсутствие или недостаточность точности и ясности требуемой маркировки;

в) смещение, либо прилипание стрелки.

Поверка электронного потенциометра КСП производился с помощью образцового потенциометра типа ПП-бЗ. Для этого необходимо:

включить стенд

тумблер №2 переключить в положение «включение ПП-63 с КСП», а тумблер №3 в положение «2ТРМ0 с ТП», печь должна быть отключена.

переключатель рода работ образцового потенциометра поставить в положение «Поверка»;

подготовить потенциометр ПП-63 к работе;

Лабораторный потенциометр ПП-6З, используемый в качестве образцового, позволяет проводить поверку электронного потенциометра двумя приемами. В данной лабораторной работе предлагается использовать оба приема.

Первый прием:

После подготовки образцового потенциометра к работе установить переключатель «Род работы» в положение «Поверка», соответствующий предел измерения (25, 50, 100 мВ);

Переключатель сопротивления линии подводящих проводов установить на нуль;

Плавно подвести стрелку прибора к первой оцифрованной отметке шкалы вращением рукоятки реостата «Напряжение» сначала слева направо, а затем справа налево для того, чтобы выявить наличие вариации в показаниях поверяемого прибора;

И в первом и во втором случаях произвести измерение ЭДС, для чего вращением рукоятки секционированного переключателя реохорда установить стрелку гальванометра на нуль вначале ври нажатой кнопке «Грубо», а затем «Точно». Данные измерения занести в таблицу наблюдений. Следуя указанной методике произвести измерения на всех других оцифрованных отметках шкалы поверяемого прибора.

Второй прием:

Установить переключатель «Род работы» в положение «Потенциометр», а переключатель пределов в положение, соответствующее пределу измерения;

При нажатых кнопках «Грубо», а затем «Точно» вращением рукоятки секционированного переключателя и реохорда плавно подвести указатель поверяемого прибора к первой оцифрованной отметке шкалы сначала слева направо, а затем справа налево для выявления вариации в показаниях поверяемого электронного потенциометра;

Снять показания в милливольтах по шкалам секционированного переключателя и реохорда с учетом множителя переключателя пределов и занести их в таблицу наблюдений.

1.Абсолютная погрешность (Δ ), как при прямом, так и при обратном ходе определяется как разность между табличным значением ЭДС, соответствующим данной оцифрованной отметке шкалы поверяемого прибора (из градуировочных таблиц), и показаниями образцового потенциометра.

2. Приведенная погрешность:

Emax и Emin – соответственно максимальное и минимальное значения шкалы поверяемого прибора.

3. Абсолютная вариация (ω ) определяется как разность показаний образцового потенциометра при прямом и обратном ходе указателя поверяемого прибора.

Относительная вариация:

ώ =( ω / Emaх-Emin)*100%

где ω - абсолютная вариация, мВ; Emax и Emin — соответственно максимальные и минимальные значения шкалы поверяемого прибора, мВ.

Заполнение протокола поверки:

 

От «______» месяц ____________ год __________

Протокол поверки

автоматического потенциометра типа__________________

класс точности _____________градуировки__________

с пределами измерений от _______до ________

образцовым потенциометром типа ______,

класса точности _______________

с пределами измерений от ________до _________.

 

Выводы по работе должны содержать:

Определение целей и задач данной практической работы;

Краткий отчет студента о приобретенных в ходе работы навыках;

Заключение о пригодности поверяемого прибора;

Контрольные вопросы

В чем заключается преимущество компенсационного способа измерения термо-ЭДС?

Что представляет собой нормальный элемент? Каковы его функции в схеме потенциометра?

Каким образом осуществляется точная установка рабочего тока в потенциометре с постоянной силой рабочего тока?

Объясните принцип действия автоматического потенциометра?

Для каких целей в автоматическом потенциометре имеются два контура с различными токами?

Ход работы:

1. Изучить методические указания к лабораторной работе;

2. Подготовить к работе автоматический потенциометр (компенсатор);

3. Подготовить к работе переносной эталонный потенциометр ПП-63( тумблер режима в положение «К» - контроль рабочего тока, нажимая поочередно кнопки «грубо» и «точно» реостатом «Рабочий ток» вывести гальванометр на «0»).

4. Переключатель режима установить в положение «И» - измерение.

5. От источника регулируемого напряжения (реостат «НАПРЯЖЕНИЕ») подать напряжение, соответствующее началу шкалы КСП4;

6. Измерить поданное напряжение потенциометром ПП-63 и занести в таблицу результатов протокола поверки;

7. Выполнить операции 4, 5 на всех оцифрованных отметках шкалы КСП4;

8. Составить программу расчета, рассчитать и построить график изменения приведенной погрешности по длине шкалы;

9. Сравнить полученные результаты с основной допускаемой погрешностью КСП4.

10. Оформить отчет по лабораторной работе в соответствии с требованиями ( см. ниже).

Перечень применяемых приборов и датчиков:

- лабораторный переносной потенциометр постоянного тока ПП-63;

- автоматический компенсатор самопишущий КСП-4;

- коммутирующая и сигнальная аппаратура.

Выполняется в следующем порядке:

1. Включить стенд в сеть (тумблер «Сеть» на передней панели стенда;

2. Включить питание КСП-4( на панели прибора);

3. Тумблер –переключатель цепи в положение «КСП»;

4. Подготовить к измерениям переносной потенциометр ПП-63;

5. Оформить и защитить отчет по лабораторной работе.

Цель работы:

изучение нулевого (компенсационного) метода измерения;

освоение методов и операций поверки.

Задание: выполнить поверку автоматического потенциометра, рассчитать его приведенную погрешность и вариацию показаний, составить заключение о годности к эксплуатации.

Ход работы:

поверка включает следующие операции:

внешний осмотр рабочего и образцового прибора;

определение погрешности рабочего прибора;

определение вариации показаний рабочего прибора;

заполнение протокола поверки;

вычисления абсолютной, приведенной погрешности и вариации показаний;

составление заключения о пригодности поверяемого прибора.

 

Поверка заключается в сравнении показаний поверяемого прибора на всех оцифрованных отметках шкалы с действительными значениями термоЭДС. За действительные значения принимаются данные таблицы НСХ соответствующей термопары, взятые из ГОСТ.

Выполняется в следующем порядке :

- выполняется подготовка к лабораторной работе;

-повторяется (изучается) принцип действия и устройство потенциометра;

- повторяется (изучается) схема подключения в режиме измерения термоЭДС и в режиме поверки;

- изучается на стенде состав установки, порядок работы;

- в присутствии преподавателя выполняется включение стенда;

- выполняется проверка рабочего тока лабораторного потенциометра ПП-63;

- выполняется измерение напряжения, подаваемого на потенциометр (при прямом и обратном ходе);

- выполняются расчеты абсолютной и приведенной погрешности и вариации показаний.

Перечень применяемых приборов и датчиков:

Лабораторная установка включает в себя: автоматический потенциометр типа КСП-4; термоэлектрический термометр – хромель-копелиевую термопару ТХК(L), расположенную в электрической нагревательной печи; образцовый потенциометр постоянного тока типа ПП-63.

Таблица 13

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: