27 Магнитоиндукционный датчик скорости движения. Конструкция, принцип действия.

Дм2 применяется в аппаратуре АУК-1М

Конструкция данного датчика приведена на рисунке 1

Принцип действия основан на изменение магнитного сопротивления электромагнитной системы, состоящей из кольцевого постоянного магнита и расположенной внутри него рабочей обмотки, вследствие поочередного замыкания, размыкания полюса магнита элементами цепного тягового органа при движение.

Преимущества:1 возможность работы в сложных условиях эксплуатации;2 малые затраты на техн.обслуживание;3 простота конструкции.

Недостатки: 1 невысокая точность; 2 нелинейность выходной характеристики.

28. Допплеровские ультразвуковые расходомеры

Рассматриваемые расходомеры основаны на измере­нии, зависящем от расхода допплеровской разности частот f1-f2 возникающей при отражении акустических колебаний неоднородностями потока. Разность f₁ — f₂ зависит от скорости v частицы, отражающей акустические колебания и скорости с распростране­ния этих колебаний в соответствии с уравнением

(1)

где f1 и f₂ — исходная и отраженная частоты акустических коле­баний соответственно; а' — угол между вектором скорости v частицы отражателя и направлением исходного луча; а" — угол между тем же вектором v и направлением луча отраженного. При симметричном расположении излучающего и приемного пьезоэлементов (рис. 1) относительно скорости v или, что то же, оси трубы углы а' и а" равны друг другу. Тогда из преды­дущего уравнения получим

_{рис.1: схема доплеровского преобразователя расхода1 – излучающий;2 – принимающий пьезоэлемнт}

Таким образом, изме­ряемая разность частот мо­жет служить для измерения скорости v частицы отражателя, т.е для измерения местной скорости потока. Это сближает допплеровские ультра­звуковые расходомеры с другими расходомерами, основанными на измерении местной скорости. Для их применения нужно знать соотношение между скоростью v частицы отражателя и средней скоростью потока v₀. Последняя для турбулентных потоков на­ходится на расстоянии 0,242r, где r — радиус трубы.

При небольших диаметрах труб (менее 50—100 мм) встреча­ются допплеровские расходомеры, у которых длины излучаю­щего и приемного пьезоэлементов равны внутреннему диаметру трубы. Они реагируют не на одну, а на несколько местных ско­ростей частиц, находящихся в диаметральной плоскости сечения трубы.. Градуировочная характеристика расходомера, охватывающая как ла­минарную, так и турбулентную область, показана на рис. 2. Так как отношение средних скоростей по сечению v_c и по диаметру v_D для ламинарного режима меньше (v_c/v_D — 0,75), чем для тур­булентного (v_c/v_D = 0,92-7-0,95), то наклон характеристики для последнего режима меньше, чем для первого. При уменьшении расхода ламинарный режим начинается с числа Re = 2320, а при увеличении расхода он из-за недостаточно длинного прямого участ­ка сохраняется и при больших числах Re. Для исключения не­определенности показаний в переходной зоне пьезоэлементы в средней части длиною I = 0.36D были экранированы. Благодаря этому отношение v_c/v_D в ламинарной зоне резко возросло и прак­тически стало таким же, как и у турбулентной зоны, и наклон градуировочной прямой стал одинаковым в обеих зонах. Для предотвращения образования вихрей в сравнительно больших карманах, где установлены пьезоэлементы, свободное простран­ство в них заполнено фольгой из полистирола, имеющего одина­ковое с водой акустическое сопротивление. Без фольги градуировочная зависимость в турбулентной зоне отклоняется от пря­мой / и принимает вид кривой 2.

Теперь в большинстве случаев пьезоэлементы у допплеровских расходомеров помещают снаружи трубы. Это особенно необходимо в случае измерения загрязненных и абразивных ве­ществ, но при этом надо считаться с дополнительными погрешно­стями, обусловленными в частности преломлением луча в стенке трубы.

По сравнению с другими ультразвуковыми расходомерами допплеровские имеют наименьшую точность ввиду того, что вы­ходной сигнал представляет целый спектр частот, возникающих вследствие сдвига исходной частоты не одной частицей — отража­телем, а рядом частиц, имеющих различные скорости. Поэтому относительная погрешность измерения расхода обычно не менее 2—3 %.

Они применяются главным образом для измерения расхода различных гидросмесей, в том числе пульп, суспензий и эмульсий, содержа­щих частицы, отличающиеся по плотности от окружающего ве­щества. Но и естественных неоднородностей (в том числе газовых пузырей), имеющихся в различных жидкостях, бывает достаточно для проявления эффекта Допплера.

Градуировочная характеристика

29. УЛЬТРОЗВУКОВЫЕ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Метод, основанный на разности времен распространения ультразвуковых волн, направленных за потоком и против него (рис. 2). Ультразвуковые колебания перемещаются подвижной средой. Поверхностью отражения для импульса зондирования является естественная внутренняя поверхность трубопровода или специальный экран непосредственно в измеряемой среде. При этом средняя скорость измеренной среды может определяться на основании эффекта сноса ультразвукового колебания подвижной средой и изменения времени прохождения луча как векторная разность скоростей ультразвуковых колебаний по направлению движения измерительной среды и против нее.

Рисунок 2

Измерительные схемы основаны на измерении разности времен, разности частот прохождения ультразвуковых сигналов, обусловленных скоростью потока.

1) Времяимпульсная — измеряется разность продолжительности прохождения коротких импульсов, которые направлены по потоку и против него (рис. 2, а) [14]: где Q — расход; B(Re, ρ, μ, t, P, ε, D) — функция, зависящая от параметров измеряемой среды и параметров трубопровода; L — путь ультразвукового луча; Re — число Рейнольдса измеряемой среды; ρ — плотность измеряемой среды; μ — вязкость измеряемой среды; t — температура измеряемой среды; P — давление измеряемой среды; ε — шероховатость трубопровода;ε D — диаметр трубопровода; c — скорость ультразвука в измеряемой среде; — угол ввода ультразвукового луча относительно вертикали;β

2) Частотная — измеряется разность частот повторения коротких импульсов или пакетов УЗ колебаний, которые направлены по потоку и против него:

30. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ.

Абсолютная погрешность – это разница между текущим значением измеряемой величины Х_П и действительным значением ФВ Х_д:

Относительная погрешность определяется по формуле:

Приведенная погрешность по формуле:

где Х_н – нормирующее значение (предел шкалы).

Соответствие класс точности устанавливается путем определения основных погрешностей при сравнении показаний поверяемого прибора с показаниями более точного, образцового прибора (метод сличия).

Данное средство измерения а класса точности А поверяют по образцовому прибору δ класса точности Б.

При поверке измерительных приборов должно выполнятся условие:

Б<А; Б=А/3*(X_НП/Х_НО)

где X_НП и Х_НО – соответственно нормирующее значение шкалы поверяемого и образцового прибора.

Кроме этого условия, необходимо учитывать при поверке систему образцового прибора и вариацию его показаний, которая не должна превышать половины допускаемой основной погрешности.

Если погрешность поверяемого прибора , то поверяемое средство а соответствует своему классу точности А. Если хотя бы одна из погрешностей поверяемого прибора , то поверяемый прибор не соответствует своему классу точности. Если – между , то для необходимо провести дополнительные испытания для установления класса точности.

Результаты поверки средства измерения силы тока

При оценке случайных погрешностей:

1) определяют закон распределения;

2) Определяют коррелируемые и некоррелируемые погрешности;

3) Используя энтропийный коэффициент определяют среднее квадратическое отклонение для каждой погрешности:

где - приведенная погрешность, - энтропийный коэффициент;

4) Суммируют коррелируемые погрешности алгебраически:

5) Суммируют некоррелируемые погрешности геометрически:

6) Определяется закон распределения суммарной погрешности, ее энтропийный коэффициент и суммарная приведенная погрешность (ОБРАТНО КАК В ПУНКТЕ 3).