Цифровые вторичные измерительные приборы и преобразователи

В последнее время в практику теплотехнических измерений широко внедряются микропроцессорные вторичные приборы и преобразователи. Это определяется распространением микропроцессорных систем управления, таких, как «Телеперм», «Саргоник», «Теплоник» и т.д. При измерениях применяют аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, мультиплексоры, блоки цифровой индикации, дисплеи, модемы, адаптеры, проводные и беспроводные линии связи и т.д.

Преимущества цифровых приборов:

- автоматический процесс измерения

- малые габариты

-удобство включения в цифровую информационную и управляющую систему

- индикация сигналов в цифровой форме и т.д.

Цифровые приборы бывают показывающими и регистрирующими. К показывающим относятся устройства многоканальной сигнализации УМС. Служат для циклического контроля температуры в 16 точках, работают с платиновыми и медными термометрами сопротивления (ТСМ и ТСП). На дисплее высвечивается номер точки и значение температуры в цифровой форме. Возможен контроль в автоматическом и неавтоматическом режиме.

Цифровые вторичные приборы имеют на выходе не только токовый сигнал, но и цифровой. Цифровой сигнал также имеют на выходе многие аналоговые приборы, благодаря появлению в них микросхем.

Рассмотрим основные элементы цифровых измерительных приборов.

Коммутатор – устройство с одним выходом и несколькими управляющими входами. Применяется в аналоговых и цифровых многоточечных измерительных приборах. Бывают электронными(мультиплексоры) и электромеханическими.

Дешифратор (декодер)- цифровое устройство, которое различным кодам на его входе ставит двоичный код на выходе. Используется в блоках цифровой индикации, цепях управления исполнительными устройствами, системах защиты.

Цифроаналоговые преобразователи – преобразуют двоичный код в аналоговый сигнал по напряжению или току. Если вторичный прибор имеет на выходе токовый сигнал, то в него встроен цифроаналоговый преобразователь.

Перечисленные устройства называют комбинационными, так как при исчезновении входного сигнала выходной возвращается в исходное состояние. Устройства, которые при исчезновении входного сигнала сохраняют предыдущее состояние, называют последовательностными. В их состав входят элементы памяти. К таким элементам относятся счетчики – устройства, которые хранят двоичные коды числа и выполняют микрооперации счета. Бывают суммирующими, вычитающими и реверсивными (+ и -).

Аналого-цифровые – преобразуют аналоговый входной сигнал в цифровой выходной.

Микропроцессоры – применяют для сбора и обработки информации, для обеспечения автоматического управления и защиты оборудования.

Передача информации производится по различным сетям.

Пирометры

Все рассмотренные средства являются контактными. Их верхний предел 2200℃. Однако, иногда требуется измерение более высоких температур, или недопустим контакт термометра с измеряемой средой. В этом случае применяют пирометры, которые измеряют температуру по тепловому излучению. Верхний их диапазон практически не ограничен (главное, чтобы спектр излучения соответствовал спектральным характеристикам термометра), серийно выпускаемые термометры имеют предел 4000℃. Но контактные термометры более точные.

В отличие от термометров, первичный преобразователь пирометра находится вне измеряемой среды и не искажает температурного поля.

С повышением температуры нагретого тела интенсивность теплового излучения растет. При нагреве до 500℃ тело излучает невидимые инфракрасные лучи, затем при нагреве появляются видимые лучи меньшей длины (тело начинает светиться – темно-красный, красный, оранжевый, желтый и белый цвет). С увеличением температуры возрастает интенсивность частичного (монохроматического или одноцветного) излучения данной длины волны и увеличивается интенсивность суммарного излучения энергии телом. Эти свойства и используются для измерения температуры.

Разные тела, нагретые до одной температуры, имеют неодинаковую частичную и суммарную интенсивность излучения и обладают разными коэффициентами поглощения. Наибольшей способностью поглощения энергии является абсолютно черное тело. Оно поглощает все падающие на него лучи, т.е. имеет коэффициент поглощения =1. Другие физические тела часть энергии отражают, т.е. имеют коэффициент поглощения меньше 1. За эталон берут абсолютно черное тело. Так как интенсивность частичного и суммарного излучения зависит от физических свойств вещества, шкалы пирометров градуируются по излучению черного тела, т.е. в градусах черной температуры.

По используемому методу пирометры делят на группы:

• Монохроматические пирометры

• Пирометры частичного излучения

• Пирометры полного излучения

• Пирометры спектрального соотношения