Исследование характеристик измерительных преобразователей
В работе исследуется два измерительных преобразователя, построенных по различным схемам:
- Датчик разности давлений «Сапфир 22 ТМ», в основе построения которого - прямое усиление сигнала. Реагирует датчик на разность давлений от 0 до 0,1 МПа, изменяя выход от 0 до 5 мА.
- Электропневматический преобразователь, построенный по компенсационной схеме. Вход преобразователя можно изменять в пределах 0…5 мА, выход при этом изменяется от 0,02 до 0,1 МПа.
Оба прибора содержат органы подстройки выходной характеристики, которые обеспечивают сдвиг :
- начального значения характеристики ( параллельное смещение характеристики ),
- изменение коэффициента преобразования.
1. Цель работы
- экспериментальное получение градуировочных характеристик преобразователей;
- корректировка градуировочных характеристик;
- оценка по данным эксперимента основной погрешности преобразования ;
- оценка зависимости выходного тока датчика «Сапфир 22 ТМ» от нагрузки.
2. Порядок выполнения работы
2.1 исследование характеристик датчика «Сапфир 22 ТМ»:
2.1.1. К датчику подвести питание (Uпит = 36 В);
2.1.2. Измеряемое давление (вход датчика) подвести от задатчика к штуцеру «+» прибора (штуцер «–» сообщатся с атмосферой). Все измерения давления вести в делениях образцового манометра.
2.1.3. Выходную цепь датчика подключить к резистору, имитирующему нагрузку: Rн = 510 Ом (точное значение 0,516 кОм). Записать напряжения на нагрузке Uвых для ряда значений входного давления Рвх. Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1
| Pвх, дел | |||||||||
| Uвых, В | |||||||||
| Iвых(э), мА | |||||||||
| Iвых(р), мА | |||||||||
| ∆ (л), мА |
Здесь Iвых(э) – экспериментальные значения выходного тока, определяются как Iвых(э) = Uвых/Rн. Расчётные значения выходного сигнала Iвых(р) следует определять пользуясь зависимостью: Iвых(р) = К × Рвх, где коэффициент преобразования К =ΔIвых max / ΔРвх max = (5,0 – 0)/(156,25) =
0,032 мА/дел. ( 156,25 – число делений шкалы манометра, соответствующее максимальному значению входного давления Рвх = 0,1 МПа). Ошибка градуировки Δ(л) = Iвых(э) – Iвых(р).
Анализируя полученные значения Δ (учитывать и величину, и знак ошибки), определить необходимость в корректировке характеристики. Если такая необходимость есть, то выполнить процедуры такой корректировки:
- для Рвх = 0 установить при помощи винта ZERO, корректирующего начало характеристики, Uвых = 0,000 В;
- определить расчётное значение Uвых для Рвх = 150 дел, установить Рвх = 150 дел;
- вращая винт корректировки угла наклона характеристики (винт SPAN), установить расчётное значение Uвых.
По завершении корректировок провести итоговую градуировку – повторить измерения по пункту 2.1.3. Результаты измерений свести в таблицу 2, аналогичную таблице 1. Корректировка характеристики считается успешной, если максимальные ошибки –Δ(л) max и +Δ(л) max окажутся равными по значению.
Оценить по итогам эксперимента погрешность преобразования в виде приведённой относительной ошибки γ(л) = Δ(л)max × 100% / 5,0.
2.1.4. Опыт получения градуировочной характеристики повторить, подключив в качестве нагрузки сопротивление Rн = 1,5 кОм (точное значение 1,516 кОм), по результатам опыта составить таблицу 3.
Таблица 3
| Рвх, дел | |||||||||
| Uвых,мА | |||||||||
| Iвых,мА | |||||||||
| Δ(н),мА |
Определить ∆(н) - расхождения в величине выходного тока для двух исследованных нагрузок. Оценить степень влияния нагрузки на выходной ток: рассчитать для Pвх=90 делений γ(н) = [(Δ(н) × 100%)/5,0] / [1,506/0,516]. Здесь γ(н) – относительное изменение выходного тока в % при изменении нагрузки на 1 %.
2.2. Исследование характеристик ЭПП
2.2.1. К преобразователю (штуцер 1) от задатчика подвести давление питания Рпит = 0,14 МПа. Штуцер выхода преобразователя соединить с образцовым манометром. Ко входу преобразователя подвести сигнал от источника регулируемого напряжения. В качестве входа в эксперименте используется напряжение; входной ток определяется как Iвх = Uвх/Rвх, где Rвх - входное сопротивление прибора (для исследуемого прибора Rвх = 772 Ом).
В эксперименте следует, изменяя входное напряжение, записать значения Рвых, соответствующие установленным значениям Uвх. Результаты эксперимента занести в таблицу 4
Таблица 4.
| Uвх,В | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | ||||
| Iвх,мА | ||||||||
| Рвых(э), дел | ||||||||
| Рвых(р), дел | ||||||||
| ∆Р, дел |
2.2.2. По данным эксперимента построить градуировочный график Рвых = f(Iвх).
2.2.3. Сопоставить экспериментальные значения Рвых с расчетными значениеми выходного давления Рвых(р). Здесь Рвых(р) = К × Iвх + 31,25, а
К = ∆Рmax / ΔImax = (156,25-31,25) / (5,0-0) = 25; (156,25 и 31,25 - значения выходного давления в делениях, соответствующие рабочему диапазону изменения этого давления от 0,1 МПа до 0,2 МПа соответственно). Определить с учетом знака величину ΔР= Рвых(э) - Рвых(р). Определить максимальное расхождение двух характеристик в виде приведенной ошибки γ = ∆Рmax × 100% / 125 [%].
3. Отчет
Отчет должен содержать:
3.2. результаты экспериментов и расчетов в виде таблиц и графиков;
3.3. выводы по итогам исследований.