Компенсационная пневматическая измерительная система

Методические указания к выполнению курсовой работы

Цель курсовой работы – применение на практике знаний, полученных при изучении дисциплины «Точность измерительных устройств».

Курсовая работа сводится к выполнению двух заданий:

1 Анализ статической точности преобразователя;

2 определение динамических характеристик и анализ динамической точности измерительной системы.

Итогом работы над курсовой работой должен стать некий opus culum, в котором будут отражены основные этапы выполнения заданий и их результаты. Рекомендуется подробно комментировать весь ход вычислений непосредственно во время выполнения каждого пункта задания.

Задание № 1

Исходными данными являются:

- принципиальная схема измерительного преобразователя,

- расчетная функция преобразования,

- расчетные значения некоторых внутренних параметров и физико-технических постоянных, входящих в выражение для функции преобразования,

- номинальная функция преобразования или некоторые ее параметры,

- метод приближения расчетной функции преобразования к номинальной функции преобразования,

- предельные отклонения значений внутренних параметров преобразователя от их расчетных значений,

- тип распределения отклонений значений этих внутренних параметров в пределах поля допуска.

При проведении расчетов необходимо определить:

- расчетные значения внутренних параметров и другие характеристики, указанные в графе 7 таблицы вариантов задания;

- построить в единой системе координат графики расчетной и номинальной функции преобразования, а так же в увеличенном масштабе график изменения погрешности приближения в диапазоне преобразования;

- определить коэффициенты влияния первичных ошибок внутренних параметров, указанных в графе 2 таблицы, на погрешность преобразователя,

- вычислить вероятностные характеристики технологической погрешности, вызванной влиянием первичных ошибок, указанных в графах 3 - 5 таблицы 1,

- построить графики изменения в диапазоне преобразования предельных значений погрешности преобразователя как суммы погрешности приближения и технологической погрешности.

Варианты заданий представлены в таблицах 1 и 2.

Задание 2

Исходными данными являются:

- - структурная схема измерительной системы,

- - передаточные функции всех звеньев,

- - энергетические спектры аддитивных стационарных эргодических гауссовых помех, накладывающихся на полезные сигналя в указанных точках структуры преобразователя.

При проведении расчетов необходимо выполнить следующие работы:

- найти передаточную функцию и статическую чувствительность измерительной системы,

- перестроить структурную схему измерительной системы таким образом, чтобы она отображала характер преобразования заданных помех в погрешность системы, приведенную к ее входу,

- найти передаточные функции для помех,

- определить энергетический спектр вынужденной динамической погрешности,

- вычислить дисперсию вынужденной динамической погрешности,

- построить в одинаковом масштабе по оси частот графики энергетических спектров помех, амплитудно-частотных характеристик, соответствующих передаточным функциям помех, и энергетического спектра вынужденной динамической погрешности.

Варианты заданий представлены в таблицах 3 и 4.

В задании предусматривается два варианта задания структурной схемы измерительной системы.

Компенсационная пневматическая измерительная система.

Схема компенсационного или самобалансирующегося пневматического прибора представлена на рис. 1. Очищенный и стабилизированный по давлению сжатый воздух поступает через равные по размерам входные сопла 7, а далее соответственно в камеры: измерительную 6 и компенсационную 3, которые разделены эластичной мембраной 4. Из измерительной камеры 6 воздух проходит к измерительному преобразователю, выполненному по схеме «сопло - плоская заслонка» 5. Из компенсационной камеры воздух выходит в атмосферу через кольцевой зазор между выходным соплом 2 и конической поверхностью клапана 1, связанного с мембраной 4.

При изменении зазора Z в камере 6 изменяется давление. Оно автоматически уравновешивается давлением в камере 3, так как вызывает прогиб мембраны 4, перемещение конуса-клапана 1 и изменение кольцевого зазора.

Если зазор Z уменьшается, расход воздуха через проходное сечение преобразователя 5 уменьшается, давление в измерительной камере 6 увеличивается. Под действием увеличивающегося давления мембрана 4 выгибается вверх, клапан 1 также перемещается вверх и зазор между конусом клапана и выходным соплом 2 уменьшается. При этом уменьшается расход воздуха из компенсационной камеры и в ней возрастает давление. Процесс деформирования мембраны прекращается в тот момент, когда давление в компенсационной камере сравняется с давлением в измерительной камере. Такое положение равновесия соответствует равенству площадей каналов истечения через сопла компенсационной 2 и измерительной 5 ветвей.

Для измерения перемещений конуса-клапана 1 обычноприменяют индикатор 8 часового типа ИЧ-10 или широкодиапазонный измерительный преобразователь с электрическим выходом.

При измерении перемещений с применением преобразователя сопло–заслонка 5, в зависимости от размеров входных сопел 7 и угла 2a конуса-клапана 1, можно получить цену деления индикатора часового типа равную 0,2; 0,5 или 1 мкм.