Основные понятия

Для измерения малых избыточных давлений и разряжений в качестве образцовых приборов целесообразно применять жидкостные микроманометры. К таким приборам относятся U-образные и чашечные манометры. Принцип действия этих манометров основан на уравновешивании измеряемого давления или разряжения весом столба жидкости в приборе. Известно, что абсолютное давление среды находится как сумма барометрического и избыточного давлений Р , т.е

Составим материальный баланс системы:

,где – площадь поверхности жидкости, м²; – плотность жидкости, кг/ – const; g – местное ускорение свободного падения, м/с² – const; – разность уровней жидкости в сосуде, мм. Отсюда находим:

,т.е. избыточное давление р, мм, пропорционально разности столбов жидкости (h).

Для технических измерений в промышленности применяются пружинные микроманометры - это механические приборы с чувствительным элементом в виде мембраны или металлической мембранной коробки. Принцип действия этих

приборов основан на использовании упругой деформации пружинного элемента под воздействием измеряемого давления.

На рис.1.53 представлена схема мембранного тягонапоромера с горизонтальной шкалой.

Рис.1.53. Схема мембранного тягонапоромера с горизонтальной шкалой

Основным рабочим элементом является спаянная из двух гофрированных дисковых мембран из бронзы упругая коробка 1, с помощью штуцера 2 закрепленная на плате 3. Мембранная коробка располагается внутри плотно закрытого корпуса прибора. Полость мембранной коробки и корпуса соответственно трубками 4 и 5 сообщается с областью измеряемого давления и атмосферой. Для увеличения жесткости упругой системы верхняя мембрана при помощи штифта 6 связана с подвижным концом плоской пружины 7. При измерении (вследствие разности измеряемого и атмосферного давления) мембранная коробка либо сжимается, либо разжимается, вызывая изгиб пружины 7 и перемещение поворотного коленчатого рычага 8, связанного через тягу 9 и рычаг 10 с осью 11. Сидящая на оси стрелка 12 прибора перемещается вдоль горизонтальной профильной шкалы 13. Спиральная пружина 14, закрепленная одним концом на оси стрелки, а другим на неподвижной части

прибора, служит для устранения зазоров (люфтов) в сочленениях рычажного ме ханизма.

Деформация мембранной коробки и ход штифта 6 непропорциональны изменению измеряемого давления, убывая с его повышением. Поэтому ис­полнение прибора с равномерной шкалой потребовало установки штифтов 16 (выполняют функции лекала).

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

h
м	Па		Па		Па	Па	Па	%	%	%
0,01	100	90	9	100	10	10	0	1,25	0	1,25
0,02	200	210	21	190	19	10	10	1,25	1,25	2,5
0,03	300	300	30	320	32	0	20	2,5	2,5	2,5
0,04	400	410	41	390	39	10	10	1,25	1,25	2,5
0,05	500	520	52	500	50	20	0	0	0	2,5
0,05	600	600	60	610	61	0	10	1,25	1,25	1,25

Занесем полученные данные в таблицу:

Под абсолютной погрешностью показаний понимается разность показаний образцового и поверяемого приборов до постукивания и после,

т.е.

Разность показаний поверяемого прибора для одной и той же пове­ряемой отметки при прямом и обратном ходе рассчитывается по формуле:

(2.6)

и заносится в таблицу по величине наибольшей разности определяется ва­риация прибора.

Приведенная погрешность поверяемого прибора определяется по следующей формуле:

(2.7)

2,5

2,5

Вывод: мы ознакомились с принципом действия и устройством жидкостных и пружинных приборов для измерения малых избыточных давлений и разряжений (манометров или тягонапоромеров); произвели поверку пружинного тягонапоромера. Прибор годен к эксплуатации.

2). «Поверка дифманометра с ДТП в комплекте с вторичным прибором»

Дифференциально-трансформаторные преобразователи. Принцип действия.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь (ДТП) предназначен для преобразования линейного перемещения в параметр взаимной индуктивности. Схема взаимозаменяемого ДТП приведена на рис. 1.54.

Рис. 1.54. Схема ДТП.

Преобразователь представляет собой трансформатор, в котором первичная обмотка состоит из двух секций 1 и 2, намотанных согласно, а вторичная обмотка состоит из двух секций 3 и 4. намотанных встречно. Секции обмоток намотаны на немагнитный каркас. Намотка сделана так, чтобы обеспечить раздельную индуктивную связь между секциями 2-3 и 1-4. Внутри каркасной катушки находится сердечник 5, изготовленный из магнитомягкого материала. Шток 6 соединен с чувствительным элементом и воспринимает выходной параметр чувствительного элемента в виде линейного перемещения.

Таким образом, при изменении измеряемого давления шток 6 перемещает сердечник 5 по вертикали вдоль оси катушки.

При прохождении через первичную обмотку тока возбуждения 1в магнитный поток обмотки возбуждения индуцирует во вторичной обмотке ЭДС индукции. При этом секция 2 взаимодействует с секцией 3, а секция 1 - с секцией 4. В каждой секции вторичной обмотки индуцируется ЭДС, значение которой можно определить из выражений

Е_х = 2тф _ВМ_Х, Е₂ = 2тф _ВМ₂

где E_х и Е₂ - соответственно ЭДС индукции в секциях 3 и 4;

f - частота тока возбуждения;

Mi и Мг - взаимные индуктивности между секциями первичной и вторичной обмоток 2-3 и 1-4 соответственно.

Поскольку секции вторичной обмотки намотаны встречно, суммарная ЭДС индукции ДТП равна разности частных значений:

Е = Е_Х-Е_г= 2 4(М_Х ~М₂) = 2 ф4 , где М — взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмотками ДТП.

Секции обмоток трансформатора выполнены так, что при среднем (нейтральном) положении сердечника 5 внутри каркасной катушки взаимные индуктивности Mi и Мг равны между собой. Следовательно, Е=0.

При изменении давления чувствительный элемент вырабатывает выходной параметр - линейное перемещение. Шток 6, соединенный с чувствительным элементом, перемещает сердечник 5 по вертикали, предположим, вверх. При этом сопротивление магнитному потоку между секциями 2 и 3 уменьшается, а между секциями 1 и 4 увеличивается.

Нарушается равенство взаимных индуктивностей Ei и Ег и на выходе ДТП появляется ЭДС Е. Каждому значению измеряемого давления соответствует определенное положение сердечника и, следовательно, определенное значение Е.

Для обеспечения взаимозаменяемости осуществляется унификация выходных параметров ДТП. Для этого в схему введены резисторы Ri и R2, которые позволяют корректировать выходное напряжение ивых и обеспечить одинаковую зависимость между перемещением сердечника X и выходным напряжением для различных экземпляров ДТП.

Мн _вых ⁼Х_н , где Мн_вых - номинальное значение взаимной индуктивности, соответствующее Хн и равное 10 мГ; Хн - перемещение сердечника при значении измеряемого давления, соответствующем верхнему пределу измерений.

Важной характеристикой дифференциально­-трансформаторного преобразователя является угол потерь. В идеальном трансформаторе ток возбуждения в первичной обмотке и выходное напряжение вторичной обмотки сдвинуты по фазе на 90°. В реальном устройстве вследствие неизбежных потерь этот угол отличается от 90°. Это отличие (разницу) и называют углом потерь. Номинальное значение угла потерь равно 7° или 0,1222 рад.

Лабораторная работа № 13 «Поверка дифманометра системы ГСП»

Цель работы: Провести поверку дифманометра системы ГСП.