СОДЕРЖАНИЕ.

Введение………………………………………………………………………..3.

1. Техническое задание…………………………………………………5.

2. График зависимости сопротивления от температуры R = f(T) термопреобразователя………………………………………………………….7.

3. Идеальная линейная характеристика преобразования по температуре…………………………………………………………………......9.

4. Погрешность нелинейной характеристики…………………………11.

5. Определение разрешающей способности АЦП ……………….…..13.

6. Линеаризация НСХ преобразователя……………………………....14.

7. Выбор и обоснование принципа работы АЦП……………………..16.

8. Расчет времени преобразования измерительного преобразователя………………………………………………………………..20

9. Структурная схема измерительного преобразователя …………...21.

Литература…………………………………………………………………...22.

ВВЕДЕНИЕ.

Электрические сигналы первичных измерительных преобразователей датчиков, хотя и несут измерительную информацию, но не могут быть использованы непосредственно для получения результата измерения. Этому препятствуют нелинейность статических характеристик, низкая нагрузочная способность, низкий уровень выходного сигнала, соизмеримый с уровнем помех, необходимость преобразования сигнала в унифицированную форму, приемлемую для средств отображения и регистрации измерительной информации, а также для средств автоматизации и вычислительной техники.

Поэтому между датчиками и конечными устройствами, использующими измерительную информацию (например, индикаторами или средствами вычислительной техники) используются промежуточные электрические измерительные преобразователи.

Основные функции, реализуемые в электрических измерительных преобразователях – это усиление, преобразование уровней, гальваническая развязка, линеаризация и фильтрация.

Одним из основных измерительных параметров является температура. Она измеряется практически во всех сложных технологических процессах. Датчики температуры широко применяются в промышленности. Большое разнообразие датчиков температуры, работающих на различных физических принципах и изготовленных из различных материалов, позволяет измерять ее даже в самых труднодоступных местах – там, где другие параметры измерить невозможно. Например, в активной зоне атомных реакторов установлены только датчики температуры, измерение которой позволяет оценить другие теплоэнергетические параметры, такие как давление, плотность, уровень теплоносителя и т.д.

В повседневной жизни, в бытовых приборах также применяются датчики температуры, например для регулирования температуры воды в системе отопления на основании измерения температуры теплоносителя на входе и выходе, а также температуры в помещении и наружной температуры; регулирование температуры нагрева воды в автоматических стиральных машинах; регулирование температуры электроплит, электродуховок и т.п.

В зависимости от назначения и области применения датчиков температуры различаются их характеристики: погрешность, рабочий диапазон температур, скорость реакции и др. Одними из самых точных датчиков температуры в диапазоне температур от 13,81 К до 903,89 К являются платиновые термопреобразователи сопротивления (ТС).

Платиновые ТС отличаются наиболее высокой стабильностью характеристики R(t). Номинальная статическая характеристика платиновых ТС приведена в ГОСТ 6651-94 «Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний».

1.Техническое задание.

Исходные данные.

1. Тип датчика температуры: термометр сопротивления ТСП100П (Pt100): W₁₀₀ = 1,385

2. Диапазон температуры для датчика: от 0 до 200 °С.

3. Входной сигнал: сопротивление (ГОСТ 6651-94).

4. Выходной сигнал: цифровой - пропорциональный температуре двоичный код

5. Класс точности - 0.25.

6. Время реакции датчика на изменение температуры - более 10 с.

7. Гальваническое разделение между входными и выходными цепями.

Задание.

2.1 Построить график функции R = f (t) или W_t = f (t), где

R - величина сопротивления термометра сопротивления (Ом);

W_t - отношение сопротивления при температуре T к сопротивлению при T= 0 С;

t – температура (С)

2. Построить прямую, соединяющую крайние точки заданного диапазона температуры, т. е. идеальную линейную характеристику преобразования по температуре.

3. Определить максимальную в заданном диапазоне температуры погрешность нелинейности характеристики и сделать вывод о необходимости линеаризации, исходя из заданного класса точности с учетом запаса по погрешности не менее 20% от заданного по п. 1.5.

4. Определить разрешающую способность (разрядность) АЦП-преобразования с учетом линеаризации (для линеаризации достаточно 2 разряда), учитывая, что максимальная погрешность преобразователя (п. 1.5) в соответствии с ГОСТ 8.009 «Метрологические характеристики средств измерения» не должна превышать  5 квантов (единиц младшего разряда).

5. Определить число участков линеаризации, обеспечивающих заданную точность преобразования, и предложить вариант линеаризации НСХ преобразователя по температуре любым способом (кусочно-линейная аппроксимация, прямое преобразование с помощью ПЗУ, другое).

6. Выбрать и обосновать принцип работы узла АЦП-преобразования.

7. Определить время преобразования измерительного преобразователя, исходя из принципа работы узла АЦП-преобразования, фильтрации помех и времени реакции датчика.

8. Разработать структурную (функциональную) схему измерительного преобразователя, указав основные функциональные узлы с учетом особенностей измерения температуры датчиком - термометром сопротивления (пассивный датчик, малый диапазон изменения сопротивления). Составить описание устройства и принципа действия измерительного преобразователя по структурной (функциональной) схеме: функциональное назначение и необходимость в составе прибора каждого узла схемы.

2. ГРАФИК ЗАВИСИМИСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ R = f(t) ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Отношение сопротивления термопреобразователя при температуре t к сопротивлению R_o при температуре от 0°С до 200 °С W_t=R_t / R_o для W₁₀₀ = 1,385 взяты из таблицы А.2 приложения А ГОСТ 6651-94 «Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний» и представлены в табл. №1.

Для термопреобразователя сопротивления ТСП100П Ro=100 Ом.

Зависимость сопротивления от температуры R(t) = R₀ W(t).

График зависимости W(t) для термометра сопротивления ТСП100П при W₁₀₀ = 1,385 показан на рисунке 1.

Таблица №1.

t,	W(t)
0	1,0000
10	1,0390
20	1,0779
30	1,1167
40	1,1554
50	1,1940
60	1,2324
70	1,2708
80	1,3090
90	1,3471
100	1,3851
110	1,4229
120	1,4607
130	1,4983
140	1,5358
150	1,5733
160	1,6105
170	1,6477
180	1,6848
190	1,7217
200	1,7586

Рисунок 1 – График зависимости W_t от температуры