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 100 °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 100 °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

Рисунок 1 – График зависимости W_t от температуры