Министерство топлива и энергетики Украины

Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности

Расчетно-графическая работа 1

«Разработка измерительного канала измерительных информационных систем»

Выполнила: Малоок С.В.

Группа 541

Проверила: Конопля В.И.

Севастополь

2011

Введение

Цель работы: разработка измерительного канала и обоснование принятых решений.

Задачи расчетно-графической работы:

1. Разработка навыков решения метрологических задач и инженерная подготовка в целом;

2. Систематизация, закрепление теоретических и практических знаний по измерительным информационным системам.

Измерительный канал - измерительная цепь системы.

Измерительная цепь - совокупность элементов измерительной системы образующих непрерывный путь прохождения измерительного сигнала физической величины от входа до выхода.

Измерительный канал представляет собой последовательность преобразований физических и числовых величин, в результате которых получается числовой эквивалент измеряемой физической величины с заданной погрешностью (в единицах этой величины).

Моделирование структуры измерительного канала связано с созданием математических моделей всех его элементов. Математическая модель должна адекватно отражать физическую реализацию каждого элемента, учитывать единицы измерения и размерности всех передаваемых величин.

1 Общий обзор методов и средсв измерения параметра

2 Разработка структурной схемы измерительного канала

Составляем структурную схему измерительного канала разности температур, в нее входит:

ТС- термометр сопротивления;

Ш79- нормирующий преобразователь;

БРТ- блок распределения токового сигнала;

М-64-комплекс связи с объектом;

СМ-2М- комплекс вычислительный;

РМОТ- рабочее место оператора-технолога.

Рисунок 1-Структурная схема измерительного канала разности температур

3 Разработка математической модели измерительного канала

Математическая модель измерительного канала:

– измерительная температура;

сопротивление, выходная величина из термометра сопротивления;

нормирующее значение напряжения;

результат комплекса вычислений;

цифровые данные полученные из комплекса вычислений.

Основной характеристикой, определяемой в процессе моделирования, является уравнение преобразования элементарного звена, то есть функция, связывающая между собой его входной и выходной сигналы.

Номинальные статические характеристики находятся в техническом описании на структурные элементы измерительного канала:

- функция преобразования термометра сопротивления:

(1)

гдеэлектрическое сопротивление при измеряемой температуре, Ом;

сопротивление проводника при нулевой температуре, Ом;

температурный коэффициент электрического сопротивления;

измеряемая температура,.

- функция преобразования нормирующего преобразователя:

(2)

где выходной сигнал, В;

нижний предел измерения выходного сигнала, В;

коэффициент, определяющий отношение расчетного значения выходного сигнала в проверяемой точке к нормирующему значению выходного сигнала;

диапазон измерения выходного сигнала, равный 10В для соответствующего предела измерения, В.

- функция преобразования блока распределения унифицированного токового сигнала в техническом описании не высветлено.

Составляем таблицу по итогам разработки структурной схемы и математической модели измерительного канала .

Таблица 1- Состав структурной схемы измерительного канала разности температур

Номер	Наименование элемента	Обозначение элемента	Назначение элемента	Входной сигнал	Выходной сигнал	Функция преобразования
1	Термометр сопротивления медный	ТСМ	преобразование температуры в сопротивление
2	Нормирующий преобразователь	Ш79	для преобразования сигнала термометра сопротивления в унифицированный сигнал напряжения

4 НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕМЕНТОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА, ИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

4.1 Термометр сопротивления медный

4.1.1 Назначение термометра сопротивления

ТСМ 9201- для измерения температуры жидких и газообразных сред. Термометр сопротивления, прибор для измерения температуры,принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления от температуры.

4.1.2 Устройство термометра сопротивлении

Чувствительный элемент термометра сопротивления (приложение А) -тонкая проволока в виде спирали в чехле. Медная проволока покрыта эмалью и бифилярно намотана на каркас. Всё помещено в защищенную арматуру. Защитный чехол выполняется из защитной головки. Внутри все засыпается керамическим порошком, для надежности конструкции. Порошок хорошо передает тепло, фиксирует положение спирали. Для уменьшения теплоотвода гильзу делают с меньшим коэффициентом тепропроводности, для этого берут длину гильзы наибольшую, толщину – наименьшую, поверхность – шероховатой, а выступающую часть – изолируют.

4.1.3 Метрологические характеристики термометра сопротивления

- номинальная статическая характеристика 100М;

- диапазон измерения (50 180) ;

- основная погрешность ;

- дополнительная погрешность ;

- функция влияния ;

- время переноса не более 2S.

4.2 Преобразователь сигналов

4.2.1 Назначение преобразователя сигналов

Преобразователь сигналов ПрС-2 предназначен для преобразования сигнала от первичного преобразователя в унифицированный выходной электрический сигнал постоянного напряжения и цифровой сигнал.ПрС-2 предназначен для непрерывной, круглосуточной эксплуатации.

4.2.2 Устройство преобразователя сигналов

ПрС-2 выполнен на печатной плате с закреплённой на ней лицевой панелью. Корпус монтажный закреплён на щите на месте эксплуатации. Такая конструкция позволяет производить отключение ПрС-2(приложение Б) со стороны лицевой панели без отключения объектовых проводов и цепей питания. С. На задней стенке корпуса монтажного расположен заземляющий зажим, возле которого нанесён нестираемый при эксплуатации знак заземления. Также на задней стенке внутри корпуса монтажного расположен блок резисторов БРз-31, в котором находится переменный резистор, служащий для выравнивания сопротивления линий связи. Шлиц переменного резистора блока БРз выходит через отверстие под отвёртку на заднюю стенку корпуса монтажного. Также на заднюю стенку корпуса монтажного выходит соединитель вход блока БРз для подключения термопреобразователя сопротивления по трёхпроводной схеме с выравнивающим резистором.

4.2.3 Метрологические характеристики преобразователя сигналов

- диапазон измерения сопротивления термопреобразователя ;

- предельно допустимая основная погрешность ;

- вариация 0,2 от предела допустимой основной погрешности.

4.3 Блок распределения унифицированного токового сигнала

4.3.1 Назначение блока распределения унифицированного токового сигнала

Предназначен для гальванической развязки и формирования шести идентичных выходных сигналов из входного токового сигнала.

4.3.2 Устройство блока распределения унифицированного токового сигнала

Блок (приложение В) выполнен на печатной плате с двухсторонним печатным монтажом и с лицевой панелью, на которой расположены средства индикации.

Для защиты изделий электронной техники от воздействий электромагнитных помех на плате со стороны установки изделий электронной техники расположена металлическая крышка, устанавливаемая на скобы, а со стороны пайки изделий электронной техники- металлический экран.

Блок имеет три основных узла: узел питания, узел преобразования входного сигнала в выходные и узел диагностики.