8. Первичные преобразователи уровня.

По способу измерений уровнемеры: поплавковые, гидростатические, акустические и электрические.

Поплавковые уровнемеры (простота устройства). Чувствительный эл-т -поплавок, плавающий на пов-ти жидкости и перемещающийся по вертикали вместе с изменением уровня. Масса поплавка уравновешивается противовесом. Вертикальное перемещ-е поплавка прив. в движ-е передаточный механизм, стрелка которого показывает на шкале уровень жид-ти в резервуаре. Для дистанционн передачи показаний и сигнализации крайних положений уровня к корпусу резервуара крепится дистанционная потенциометрическая установка, в которой при перемещении поплавка изменяется полож-е подвижного контакта реостата, включенного как потенциометр. В комплект прибора (УДУ-5) входят электрич. мост и блок контроля и сигнализации. Диапазон измер-я уровня 12м, основная погрешность при местном измерении ~5 – 10 мм; погрешность дистанционной передачи -~-15 мм.

Гидростатич. уровнемеры- контролируемый уровень опред-ся по величине статич. давл-я столба жид-ти. Сущ. ряд конструкций гидростатич. уровнемеров мембранного и сильфонного типов. Можно использовать также дифманометры, если уровнемер можно расположить ниже измеряемого уровня. а)колокол,б)пневматический- Трубку измерителя погружают в емкость поч- ти до самого дна. Через эту трубку непрерывно продувается сжатый в-х с постоянными давлением и расходом, что обеспечивается редуктором. Давление в-ха, поступающего в трубку, должно превышать давление, создаваемое столбом жидкости при наивысшем положении уровня над отверстием трубки. Этот метод измерения основан на закономерности: давление в-ха Р в трубке равно длине погруженной части трубки Н, умноженной на удельный вес жидкости. Давление Р, создаваемое в полости трубки, измеряется манометром, шкала которого градуирована в единицах высоты уровня. В) качестве датчика применена гибкая мерная полоса, подвешенная внутри резервуара, уровень жидкости в котором контролируется. Натяжение мерной полосы обеспечивается грузом на нижнем конце ее. Полоса состоит из спирали сопротивления 1 и тонкой металлической ленты 2, закрепленных на противоположных внутренних сторонах упругой оболочки 3 из материала-изолятора. При отсутствии жидкости вокруг полосы за счет упругости ее оболочки спираль и лента не касаются друг друга. Под воздействием давления жидкости оболочка деформируется, металлическая лента шунтирует участок спирали, соответствующий текущему значению уровня. Изменяющееся электрическое сопротивление является выходным параметром датчика. В качестве вторичного прибора может быть использован автоматический мост.

Акустический датчик уровня ЭХО-1 - для непрерывного автоматич. дистанционного контроля и регулир-я уровня сред. Принцип работы основан на свойстве ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением (газ – жидкость). Мерой уровня является время распространения ультразвуковых колебаний от источника измерения, расположенного со стороны газа, до плоскости границы раздела и обратно.

Электрические уровнемеры -чувствительные эл-ты основаны на преобразовании различных электрических свойств воды в соответствующую величину ее уровня. Из электрич. уровнемеров наиболее часто прим-ся электродные устройства. В последнее время широкое применение находят электрич. емкостные уровнемеры., Емкостной датчик- электрод, погружаемый в измерительную среду. По конструкции электрода датчики: стержнвые, пластинчатые, тросовые и кабельные. Предел измерения 1 – 20м (в зав-ти от конструкции датчика).

9. Первичные преобразователи концентрации. Приборы, предназначен. для определ-я состава и конц-ции газов- газоанализаторы. Механич. газоанализаторы действ. по принципу сравнения удельных весов газов и в-ха.

Электрич. методы анализа газов в зав-ти от используемых физико-химич. явлений и св-в газов подраздел-ся на след. группы:

1) электрические (кондуктометрический, кулонометрический, потенциалометрический);

2) электрофизические (тепловой, магнитный, емкостный);

3) ионизационные;

4) спектрометрические;

действие электрич. газоанализаторов основано на поглощении отдельных компонентов исследуемой смеси газов при пропускании ее ч/з определен. реактивы и образовании электролита. Электрич. проводимость электролита возраст. по мере повыш-я конц-ции раствор-х в нем в-в.

Кондуктометрический метод : основан на измер-ии электрич. проводимости р-ра, с которым реагирует определяемый компонент анализируемого газа. состоит из дифференциального электролитического пре- образователя, помещенного для выравнивания температур плеч в масляный термостат 1, и мостовой измерительной цепи.. Электрическая проводимость раствора между электродами 2 и 3 постоянная, а между элек- тродами б и 1 она зависит от концентрации определенного компонента газа, который поглощается раствором и змеевике 4. Непрореагировавшая часть газа отделя ется от жидкости в газоотделителе б и удаляется вме- сте с раствором.

кулонометрические газоанализаторы: измерение силы тока или кол-ва электричества при электролизе в-ва, реагирующего с измеряемым компонентом.

Потенциалометрический метод, основанный на измер-ии разности электродных потенциалов гальванических эл-тов, широко прим-ся для измер-я активности водородных ионов в р-рах с помощью рН-метров. Этот метод использ-ся также для анализа газов, измер-я вл-ти. Для измер-я концции кислорода в газовых средах наряду с гальванич. датчиками с жидкими электролитами, изменяющими свою ЭДС при поглощении электролитом кислорода из анализируемого газа, примся кислородомеры с тв. электролитом. Действие таких приборов основано на измерении разности потенциалов, возникающих на поверхности мембраны из тв. керамического электролита, нагреваемого до темп-ры 850'С. Для измер-я конц-ций в-в наиболее широко прим-ся методы и приборы, основанные на использовании тепловых, магнитных, диэлектрических св-в в-ва. При электрофизич.методах измер-я хим. состав анализируемого газа остается неизменным

Тепловые методы основаны на измер-ии различной теплопроводности компонентов, входящих в анализируемую газовую смесь. Приборы, основанные на этом методе измерения – катарометры. Чувствительные эл-ты в катарометрах использ-ся нагреваемые электрич. током платиновые или полупроводниковые терморезисторы1. При изменении конц-ции измеряемого компонента газовой смеси, пропускаемой ч/з камеру2, где помещен терморезистор, изменяются теплоотдача и темп-ра терморезистора, что вызыв. изменение его электрич. сопротивл-я

Магнитный метод широко использ-ся для измер-я конц-ции кислорода в газовых средах, так как из всех газов только кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью. Датчик представл. собой кольцевую камеру с гориз. трубкой, на котор. намотана нагревающая платиновая обмотка, разделен. на 2 секции. У одного из концов гориз. трубки располож. полюсные наконечники магнита. Через чувст- вительные элементы измерительного моста пропускается анализируемая газовая смесь, через элементы сравни- тельного моста – газовая смесь известной концентрации (например, воздух).

Емкостной,(диэлектрический) метод для измер-я вл-ти газообразных сред, т.к. вода имеет диэлектрическую проницаемость, на порядок более высокую, чем у др. жид-тей. Емкостной метод,благодаря высокой чувствительности прим-ся для измерения концентрации газов.

Ионизационные методы: ионизация анализируемого в-ва и измер-е ионного тока; пропорционального конц-ции определяемого, компонента. Они широко прим-ся в газоанализаторах и вакуумметрах, а также для измер-я конц-ции аэрозолей, вл-ти газов и др. Наиболее широко распространены ионизация газов электрополем, возникающим вследствие автоэлектронной эмиссии (приборы с холодным катодом) и термоэлектронной эмиссии (приборы с накаленным катодом), электроразрядный способ ионизации, ионизация вследствие облучения радиоактивным и рентгеновским излучением, термическая ионизация молекул в пламени водорода. схема дифференциального ионизационного анализатора газов, состоящего из двух идентичных ионизационных камер 1 и 2, через одну из которых пропускается чистый газ-носитель (гелий или водород), а через другую – газ-носитель с анализируе- мым компонентом газа..Камеры имеют общий коллектор ионов 4 и идентичные источники ф-излучения 3, выпол- ненные в-виде таблеток из Ьг", 1~г". Разностный ток ионизационных камер создает падение напряжения на высокоомном резисторе Я, которое усиливается усили- телем 6 и регистрируется самопишущим прибором 5

10.Обобщен. функцион. сх. измерителей регул-ров ф"ОВЕН" Функционально измерители-регуляторы темп-ры орга­низованы по схеме, и состоят из следующих блоков:

-входы-для подключ-я к прибору различных типов датчиков;

-блок обработки данных- включает цифровые фильтры, вычислители дополнительных величин (разности, отнош-я и т. п.) и логич. устр-ва (ЛУ), формирующие управляющие сигналы для выходных устр-в;

-выходные устр-ва - служат для передачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

Модификация входов: измерители-регуляторы ОВЕН могут иметь различн. модификации входов:

-для подключ-я отдельных групп датчиков (типа ТП,ТС,АТ,АН). При этом тип датчика в пределах группы устанавливается пользователем, а в многоканальных приборах к входам подключ-ся датчики только одного типа.

- универсальн. входы для подключ-я любых типов датчиков.

Для измер-я темп-р к входам приборов ОВЕН подключ-ся термопары, термометры сопротивл-я или любые др. датчики с унифицированным выходным сигналом. При этом при заказе прибора необх. правильно выбрать модификацию его входа.

Приборы ОВЕН позвол. измерять вес, расход., давл-е и пр. физич. величины, для этого ко входам должны быть подключены датчики с унифицированным выходным сигналом тока или напряж-я. Для индикации реального знач-я пар-ра измеренный сигнал масштабируется.

11.Режим Логического устройства"Регулятор" ф."ОВЕН" Логические устройства (ЛУ), в соответствии с заданными пользователем пар-рами, формируют сигналы управл-я, котор. ч/з выходные устр-ва прибора (реле,транзисторные ключи и т.п.) подаются на исполнительн. механизмы..

В большинстве измерителей-регуляторов ОВЕН пользова­тель имеет возможность назначать входную величину и режим работы ЛУ. При этом режим работы ЛУ и тип выходного устройства, определяемый при заказе, должны обязательно соответствовать друг другу.

Если в приборе им-ся неск-ко ЛУ, то их работа осущ. независимо др. от др.

Режимы работы ЛУ:

-измеритель/регистратор

-устр-во сравнения (компаратор)

-регулятор

Режим ЛУ «Регулятор» Регулятор- устр-во, предназнач. для поддерж-я контролируемой величины, равной заданному знач-ю. В режиме регулятора ЛУ вырабатывает на выходе сигнал Y, котор. направлен на уменьш-е отклонения Е, т.е. разности м/у текущим знач-ем контролируемой вели­чины и ее заданным знач-ем.. Этот сигнал плавно меня­ется от 0 до 100% и может подаваться в виде тока или импульсов на исполнительное устр-во (нагреватель, холодильник и т. д.). Если в кач-ве выходных устр-в прибора используются реле, переход от непрерывного выходного сигнала Y к релейному (импульсному) происх. с помощью широтно-мпульсной модуляции (ШИМ). Вычисленная величина выходного сигнала Y преобраз-ся в длительность релейн. импульсов D относит-но пери­ода их следования, т. е.

или

-длительность импульса, сек

- период следования импульсов, сек.