
- •Содержание
- •1Введение…………………………………………………………………………..5
- •Принцип действия и конструкция…………………………………..30
- •Общие сведения………………………………………………………33
- •Общие сведения…………………………………….……………………….37
- •Общие сведения………………………………………………..…………...46
- •Общие сведения……………………………………………………………..59
- •1. Введение
- •2. Общие вопросы технологических измерений
- •2.1. Государственная система приборов
- •2.2. Структурные схемы. Статические и динамические характеристики.
- •2.3. Измерительные преобразователи
- •2.3.1. Чувствительные элементы с электрическим выходным сигналом
- •2.3.2. Преобразователи с унифицированными электрическими сигналами
- •2.4. Дистанционные измерения
- •2.4.1. Методы дистанционной передачи результатов измерения
- •2.4.2. Электрические преобразователи дистанционной передачи показаний
- •2.4.3. Вторичные приборы дистанционных измерений
- •3. Измерение температуры
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Термометры расширения
- •3.3. Манометрические термометры
- •3.4. Термометры сопротивления
- •3.4.1. Принцип действия и конструкция
- •3.4.2. Измерение сопротивления термометров
- •3.5. Термоэлектрические термометры
- •3.5.1. Принцип действия и конструкция
- •3.5.2. Измерение термо э.Д.С.
- •3.6. Пирометры
- •3.6.1. Общие сведения
- •3.6.2. Пирометры частичного излучения
- •3.6.3. Пирометры суммарного излучения
- •3.6.4. Пирометры спектрального отношения
- •3.7. Измерение температуры в металлургии
- •4. Измерение расхода жидкостей и газов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Объемные расходомеры
- •4.3. Расходомеры переменного перепада давления
- •4.4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •4.5. Тахометрические расходомеры
- •4.6. Электромагнитные расходомеры
- •4.7. Ультразвуковые расходомеры
- •4.8. Тепловые расходомеры
- •5. Измерение давлений и разряжений
- •Общие сведения
- •5.2. Жидкостные манометры
- •5.3. Деформационные манометры
- •5.4. Электрические манометры
- •6. Измерение уровня материала в емкостях
- •6.1. Измерение уровня жидкости
- •6.2. Измерение уровня сыпучих материалов
- •7. Измерение плотностей жидких и сыпучих тел
- •8. Контроль состава веществ
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Контроль состава газов
- •8.2.1. Объемно-химические газоанализаторы
- •8.2.2. Инфракрасные оптические газоанализаторы
- •8.2.3. Магнитные газоанализаторы
- •8.2.4. Хроматографические газоанализаторы
- •8.2.5. Масс-спектрометрические газоанализаторы
- •8.3. Измерение влажности газов
- •8.4. Особенности измерения состава твердых и суспензионных материалов
- •8.5. Измерение влажности твердых и сыпучих материалов
- •9. Измерение скорости и положения
- •Рекомендуемая литература
8.5. Измерение влажности твердых и сыпучих материалов
Содержание влаги в твердых и сыпучих материалах характеризуется процентным отношением массы влаги к массе абсолютно сухого вещества. В металлургии влажность исходных материалов является очень важным параметром, существенно влияющим на ход процесса. Например, качество окатышей и агломерата в большей степени зависит от влажности шихты.
Для измерения влажности используют электрические и изотопные методы.
Электрический метод может быть реализован двояко: измерением электропроводности материала или измерением его диэлектрической проницаемости. Первый вариант реализован кондуктометрическим влагомером, измеряющие сопротивление слоя материала между электродами. Применение таких влагомеров для непрерывного анализа затруднено из-за интенсивного износа электрода абразивным действием материала. Влажность менее 5% по этому способу замерить трудно в связи с очень высокими значениями измеряемого электрического сопротивления (1010 – 1012) Ом.
Большинство выпускаемых промышленностью влагомеров используют второй вариант электрического метода – измерение диэлектрической проницаемости. Чувствительным элементом этих влагомеров служит плоский конденсатор, диэлектриком которого служит контролируемый материал. Емкость конденсатора С связана с относительной диэлектрической проницаемостью выражением:
,
где S – площадь обкладок;
d – расстояние между обкладками;
0 – диэлектрическая постоянная.
Для сухих веществ = 2-5, а для воды = 81, поэтому влажность существенно влияет на величину емкости датчика. Величину емкости можно измерить различными способами, например мостовым. На результаты измерения будут влиять: температура, химический состав материала, равномерность распределения материала, поэтому градуировка прибора производится для конкретных условий измерения.
Наиболее высокую точность измерения влажности обеспечивает радиометрический нейтронный метод. По этому методу материал облучают быстрыми нейтронами, испускаемыми радиоизотопным источником. Нейтроны, взаимодействуя с атомами вещества, замедляются. Плотность медленных (тепловых) нейтронов в основном будет определяться содержанием водорода в материале, т.е. его влажностью. Такие влагомеры определяют влажность с точностью до 0,5%.
Общим недостатком всех радиоизотопных рентгеновских приборов является необходимость защиты людей от вредного биологического воздействия излучения.
9. Измерение скорости и положения
В различных технологических процессах приходится измерять скорость, перемещение и линейные размеры. Большинство из этих измерений относится к специальным (например, толщина покрытия, длина проката) и в данном пособии не рассматриваются.
К общетехническим (не специальным) измерениям относят измерения скорости и положения для автоматизации электроприводов различных механизмов.
Динамические и статические характеристики электропривода с регулятором скорости в значительной степени определяются такими характеристиками датчика скорости: линейностью и симметричностью характеристики, частотой и величиной пульсаций, зоной нечувствительности, температурным дрейфом. Нелинейность и асимметричность характеристики, температурный дрейф и зона нечувствительности датчика скорости приводят к увеличению статической погрешности и уменьшению диапазона регулирования.
Наличие пульсаций в сигнале датчика скорости приводит к появлению переменной составляющей в токе двигателя и требует снижения быстродействия регулятора скорости.
В регулируемых электроприводах средней и большой мощности в качестве датчиков скорости применяют тахогенераторы постоянного тока типа ПТ и переменного тока серии ТТ. Они выпускаются на номинальную скорость вращения от 100 до 2000 об/мин. При этом амплитуда пульсаций находится в пределах от 0,24 до 1,4%. Частота пульсаций зависит от конструкции тахогенератора.
Указанные тахогенераторы представляют собой электрические машины, устанавливаемые на валу регулируемого привода. Они имеют большую массы (порядка 100 кг) и габариты.
Для электроприводов средней мощности, не предъявляющих высоких требований к точности регулирования скорости используют более простые тахогенераторы постоянного тока серий ЭТ, ТМГ, ТД и асинхронные тахогенераторы переменного тока серий ТГ и АТ. Они выпускаются на скорости вращения до 4000 об/мин; пульсация выходного напряжения находится в пределах 5-8%; нелинейность на уровне 1,0-1,5%, асимметрия от 0,7 до 2,5%.
Для станочных и позиционных приводов используются тахогенераторы серии МЭГ, обладающие малой асимметрией и нелинейностью характеристик (не более 0,35%).
В цифровых системах управления электроприводами используют импульсные датчики скорости. Работа датчика основана на модуляции светового потока, направленного от источника излучения через диск с прорезями на фотоприемник. Диск механически связан с валом привода. Частота выходного сигнала пропорциональна скорости. При использовании современных лазерных технологий импульсный датчик при малых габаритах обладает высокой разрешающей способностью, что дает возможность при наличии счетчика использовать датчик не только для регулирования скорости, но и для измерения и регулирования положения. Примером таких датчиков являются импульсные датчики скорости типа ПДФ, которые могут обеспечивать разрешающую способность до 3600 импульсов на один оборот.
В аналоговых системах автоматического управления электроприводом для измерения пути используются датчики положения, реализованные на базе сельсинов и синусно-косинусных вращающихся трансформаторов Сельсины обеспечивают точность 0,25%, а вращающиеся трансформаторы 0,1%. Повышение точности измерения пути достигается применением грубой и точной систем отсчета. Переход на тачную систему отсчета осуществляется в зависимости от уровня рассогласования грубого отсчета. Обычно передаточное отношение между грубой и точной системами отсчета выполняется кратным десяти.
Цифровое измерение расстояния в электроприводах осуществляется также с помощью кодовых датчиков положения. Эти датчики представляют собой набор кодовых дисков с прорезами и системой фотосчитывания. Диски кодируются в коде Грея, исключающем одновременную смену значений в нескольких разрядов. Примером такого датчика является кодовый датчик типа ПКФ-12-1, рассчитанный на 12-разрядный код.