Аналоговый измерительные приборы развертывающего уравновешивания. Структура, функция преобразования, точность

Измерительные устройства структурные схемы, которых реализуют метод сравнения, называют измерительные устройства уравновешивающего типа или компенсационного преобразования. Методы уравновешивания осуществляются за несколько приемов последовательно при неизбежной затрате определенного времени. По режиму работы во времени метод уравновешивания делится на 2 вида: следящего и развертывающего. В приборах развертывающего уравновешивания уравновешивающая или компенсационная величина измеряется повторяющимися циклами по заданному закону. Циклы обычно идут с постоянной частотой независимо от изменения входной величины Х или с переменной частотой, зависящей обычно от скорости изменения Х. Перед каждым новым циклом измерения, значение предыдущего результата измерения Х сбрасывается или запоминается. При Х=const, все звенья прибора развертывающего уравновешивания непрерывно работают.

В приборах уравновешивания с замкнутой структурной схемой создается разностная величина ΔХ=Х-Хк, которая используется для осуществления процесса уравновешивания. Выходная величина замкнутой части схемы Хк используется для создания изменяющегося по значению образцовой компенсирующей величины.

Функция преобразования: Коп*Х=Хк (1), где Коп – коэффициент преобразования обратного преобразования; Куп – коэффициент преобразования управляющего преобразования

ΔХ=Х-Хк (2); ΔХ=Х-Х*Коп=Х(1-Коп)(3); у=ΔХ*Куп=Х(1-Коп)*Ку (4); у≡ΔХ

пример использования: автоматический измеритель уровня и напряжения Н110, класс точности 1,5.

Точность приборов развертывающего уравновешивания определяется характеристиками его функциональных узлов, составляющих структурную схему сравнения. Особенно точным должен быть обратный преобразователь. Ввиду того что прибор такого вида реализует схему динамической компенсации (периодической), то важное значение при эксплуатации прибора имеют метрологические характеристики в динамическом режиме, когда входная Х является функцией времени.

Выпускался электронный усилитель F7024 класса 0,05; дифференциальный вольтметр постоянного тока В1-107 класс точности 0,003 и В1-12 класс точности 0,001/0,0001.

1 – устройство;

2 – преобразователь неравновесия

3 – усилитель

4 – формирователь

5 – обратный преобразователь

6 – генератор компенсирующей величины

7 – ключ (реле)

8 – регистрирующее устройство

Генератор за один период измерения (цикл) по определенной программе формирует все возможные значения у. этот сигнал поступает на ключ 7 и 1 через обратный преобразователь 5. Сигнал ΔХ поступает в прямую ветвь 2-4, где вырабатывается сигнал для замыкания реле, только в момент времени, когда ΔХ=0 или Х=’Хос. Прямая цепь 2-4 в данном случае роль нуль-органа. В приборах развертывающего уравновешивания, ввиду отсутствия замкнутой цепи, исключена возможность возникновения автоколебаний, их параметры нет ограничиваются условиями обеспечения устойчивости.

41. Обзор радиоволновых методов измерения и сигнализации уровня. Измеритель уровня с генератором качающей частоты (свип – генератор).

Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой. (жидкость или сыпучее вещество). По назначению уровнемеры можно разделить на 2 вида:

1. Для определения количества жидкости или сыпучего вещества в хранилищах, технологических емкостях и сигнализации о переполнении расходных баков, емкостей бункеров. Диапазон измерения определяется геометрическими размерами емкостей.

2. Для поддержания уровня на заданной высоте, в этом случае приборы показывают величину отклонения уровня от нормального фиксированного положения и называются уровнемерами узкого диапазона.

Радиоволновые методы измерения уровня.

1. Чувствительные элементы на основе волоноводных резонаторов. Для увеличения точности измерений используют несколько типов частот различных видов колебаний, возбуждаемых в волноводном резонаторе.

f₀ – частота колебания резонатора при х=0

р – число полуволн, укладывающихся воль длины волноводного резонатора.

1. Измерение на основе запредельных волноводов.

3.Измерение уровня по параметрам стоячей волны.

4.Интерференционный СВЧ уровнемер.

В волноводе 4, в результате U’_пад+U_отр образуется интерференционная картина, смещение экстремальных точек которой относительно выбранной точки отсчета пропорциональны расстоянию до поверхности контролируемой среды. Измерительный зонд 5 фиксирует прохождение через точку отсчета максимума и минимума стоячей волны. А измерительное устройство 6 производит счет переходов и операцию реверса. Погрешность +- 5 мм.

5.Измерение уровня с помощью локации контролируемой поверхности.

В импульсном уровнемере зондирующий радиоимпульс проходит до поверхности среды и обратно. По времени прохождения оценивают расстояние: t=2S/C, где S – расстояние до объекта; С=300000 км/сДля измерения расстояний менее 100м необходим зондирующий импульс от 1 до 0,5нс.

Частотные уровнемеры. Построение уровнемеров частотной модуляции основан на применении СВЧ колебаний. В этом случае частота отраженного сигнала отличается от частоты зондирующего на величину ΔF.

, где l – расстояние до поверхности среды; V – скорость распределения сигнала; ΔF_m – девиация модулирующей частоты; F_m – частота модулирующего сигнала