Канал измерения избыточного давления

Выбор датчика избыточного давления

Наименование датчика: М-43-ДИ

Модель: 3163

Pmax =16 МПа

Pmin: АП 4,0

МП, МП1 1,0

Ряд пределов измерения по ГОСТ 22520, Мпа: 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.0; 10; 16.

Расчет погрешности для данного датчика:

· g=0,2 – основная погрешность ;

·

Дополнительная погрешность, вызванная воздействием вибрации, не превышает значений g¦, определяемых формулой:

где Pmax – максимальный верхний предел измерений для данной модели датчика (Pmax=16 Мпа);

Pв – давление настройки модели (Pв=4 Мпа)

·

Определение дополнительной погрешности датчика g_т, вызванную изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур:

Где gт1 принимает значение: ±0,2 для датчиков со значением ½g½, равным 0,25

После воздействия предельных температур изменение значения выходного сигнала датчика не должно превышать значений , определяемого формулой:

,

где ½g½ - абсолютное значение предела допускаемой основной погрешности ( ).

.

· Определение суммарной погрешности для данного датчика:

Выбор образцового сопротивления

Для преобразования выходного сигнала преобразователя давления (ток I=20мА) в стандартное напряжение (±5 В) использую образцовое сопротивление.

R=U/I=5B/0.02A=250 Ом

Номинальная мощность: P=I²·R=0.02²·250=0.1 Вт

Данное сопротивление выбираем из справочника, равное С2-13:

· Rном = 249 Ом;

· Pном = 0,25 Вт;

· Допускаемые отклонения ±0,1

Расчет статических номинальных метрологических характеристик измерительного канала (ИК).

Для того, чтобы упростить расчёты, исключим начальное смещение выходного сигнала датчика избыточного давления путём введения в схему измерительного канала каскада из 2-х дифференциальных усилителей.

,

где - номинальная статическая функция преобразования ИК;

а – начальное смещение;

А – чувствительность.

;

;

при i = 1,2..N-1.

Расчет систематической составляющей погрешности ИК и среднеквадратического отклонения (СКО) систематической составляющей погрешности.

где B, b – случайные составляющие погрешности.

,

Вычисляем вспомогательные величины:

х – входная величина (x=P=2100кПа)

при i = 0,1,2..N-1;

при i = 0,1,2..N-1;

;

при i = 0,1,2..N-1;

;

;

;

;

;

s(D_с(P))=11кПа

Канал измерения температуры.

Выбор термометра.

Выбрал термометр ТП237-01, для которого номинальное сопротивление равно R₀=100 Ом, чувствительность S=0,4 Ом/К.

Сопротивление термометра при рабочей температуре Т=318К:

Вычисляем основную погрешность термометра:

Для термометров сопротивления предел допускаемого значения основной погрешности определяется по формуле:

,

где - предел допускаемого значения систематической составляющей погрешности ;

- предел допускаемого значения среднего квадратического отклонения составляющей погрешности (при Т = 318 К)

=15/100=0.15

=[0,0025·(273.15-T)]=[0,0025·(273.15-318)]=0,112125 K

=0.15±2·0,112=0.374 K

Расчет моста.

Мост предназначен для измерения электрических сопротивлений в цепях постоянного тока, для проверки измерительных приборов и устройств к термометрам сопротивления.

Выбор номиналов сопротивлений:

R1, R3 – 10 кОм

R2 – 100 Ом

Rд – 100..345 Ом

Напряжение питания моста выбираем Uп = 20 В

Из справочника выбираем прецизионные резисторы типа С2-13:

Rном = 100 Ом и 10 кОм

Pном = 0,25 Вт

Допускаемые отклонения:

Изменения напряжения под воздействием температуры

при рабочей температуре 318 К:

Þ

Абсолютные значения погрешностей сопротивлений:

;

;

Среднеквадратическое отклонение систематической составляющей погрешности моста:

Выбор усилителя

Для оцифровки аналогового сигнала принимаем АЦП с диапазоном преобразуемых сигналов .

Следовательно, необходимо выбрать усилитель для изменения выходного сигнала термометра, с коэффициентом усиления:

.

Выбираем усилитель типа И37 предназначенный для усиления напряжения постоянного тока, имеющий следующие основные характеристики:

· k=10 – коэффициент усиления;

· Основная погрешность данного усилителя составляет не более