TSA_IMRO_Метрология 2
.pdf
15.2 Опис лабораторного стенду
Схема лабораторного стенду наведена на рис. 15.1. і складається з ротаметра 1 типу РЭ, вторинного приладу 2 типу КСД-3, мірної ємності 3.
2 |
~220В |
1 
4 |
5 |
|
3 |
||
|
6
Рисунок 15.1 – Схема лабораторного стенду
Водопровідна вода з магістралі поступає через вентиль 4 ротаметр 1 до мірної ємності 3. Кількість води, що надходить у ємність 3 вимірюється візуально по водомірній скляній трубці 5. Для випуску води з ємності передбачено вентиль 6.
15.3 Порядок виконання роботи
Ознайомитись зі схемою лабораторного стенду і підготувати таблицю 4.1. для запису результатів вимірювань.
Узгодити з викладачем номер позначки шкали вторинного приладу і включити його до електромережі. У відповідності із завданням на кількість і вимірів провести випробування за такою схемою.
Таблиця 15.1 – Результати випробувань
випробування№ |
поПоказання вторинногошкалі (відміткаприладу шкали) |
щоводи,Об'єм мірнуупоступає Vємність |
заповненняЧас τємностімірної |
год |
QЗначення м |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
3 |
|
|
, |
|
|
м |
|
|
і |
|
|
, |
|
|
|
|
|
і |
|
|
/год |
|
|
|
|
|
3 |
1 |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Різниця |
Квадрат |
|||||||
різниці |
||||||||
(Qi |
− |
|
) , |
|||||
Q |
|
|
|
, |
||||
(Q − Q)2 |
||||||||
|
|
|
|
|||||
м3/год |
i |
|
||||||
м6/год2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відкрити випускний вентиль 6, після чого вентилем 4 встановити покажчик приладу 2 напозначку, що задана викладачем. Закрити вентиль 6 і зафіксувати по секундоміру час заповнення трьох літрів води (Vі = 3л) мірної ємності. Результат занести до таблиці 15.1 Аналогічним чином провести заміри у кількості і=7. При цьому кожного разу необхідно встановити покажчик приладу 3 з нульової відмітки до заданої викладачем. Після закінчення випробувань відключити прилад від електромережі, закрити вентиль 4 і відкрити вентиль 6.
15.4 Обробка результатів вимірювань
Величина витрати Qі води визначається за формулою
Qi |
= |
Vi |
(15.1) |
|
τ i |
||||
|
|
|
Визначити різниці витрат для кожного номера випробувань у відповідності з табл. 15.1 При цьому середньо арифметичне значення знаходять за формулою
|
|
= 1 |
n |
|
|
Q |
∑Qi |
(15.2) |
|
|
|
n i=1 |
|
|
Розрахувати середньоквадратичне відхилення за рівнянням
∑n (Qi − Q)2
|
σ |
= |
i=1 |
|
(15.3) |
|
|
|
|
n −1 |
|
Далі задаються довірчою ймовірністю P у межах 0,95 – 0,993 і по табл. 15.2 у залежності від і знаходять коефіцієнт q.
Таблиця 15.2 – Значення коефіцієнта q.
Кількість |
|
Значення q при P |
|
|
вимірів |
|
|
|
|
0,95 |
0,98 |
0,99 |
0,995 |
|
|
|
|
|
|
2 |
15,56 |
38,97 |
77,96 |
79,70 |
|
|
|
|
|
3 |
4,97 |
8,04 |
11,46 |
36,50 |
|
|
|
|
|
4 |
3,56 |
5,08 |
6,53 |
14,46 |
|
|
|
|
|
5 |
3,04 |
4,10 |
5,04 |
9,43 |
|
|
|
|
|
6 |
2,78 |
3,64 |
4,36 |
7,41 |
|
|
|
|
|
7 |
2,62 |
3,36 |
3,96 |
6,37 |
|
|
|
|
|
8 |
2,51 |
3,18 |
3,71 |
5,73 |
|
|
|
|
|
9 |
2,43 |
3,05 |
3,54 |
5,31 |
|
|
|
|
|
10 |
2,37 |
2,96 |
3,41 |
5,01 |
|
|
|
|
|
Визначають межу похибки ε пр |
окремого виміру, що допускається, за фо- |
|
рмулою |
|
|
ε пр |
= S qt |
(15.4) |
Проводять порівняння величини [Q − Qmax(min) ] та ε пр . Якщо
[Q − Qmax(min) ]> ε пр , то цей вимір виключають з серії вимірів. В такому випадку
знову визначають Q і S для кількості вимірів (і-1).
Далі встановлюють середнє квадратичне відхилення (середню помилку) для всієї серії вимірів S0 за рівнянням
|
|
= |
|
σ |
|
|
|
|
|
σ0 |
|
(15.5) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
n |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Знаходять коефіцієнт Ст'юдента tст по табл.15.3 у залежності від прийнятої величини довірчої ймовірності P і кількості вимірів і.
Таблиця 15.3 – Значення коефіцієнта Ст'юдента.
|
Кількість |
|
Значення q при P |
|
|
||||
|
варіантів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,95 |
0,98 |
|
|
|
0,99 |
0,995 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
6,31 |
12,71 |
|
|
|
63,70 |
127,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2,92 |
4,30 |
|
|
|
9,92 |
14,10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2,35 |
3,18 |
|
|
|
5,84 |
7,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
2,13 |
2,77 |
|
|
|
4,60 |
5,60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
2,02 |
2,57 |
|
|
|
4,03 |
4,77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1,94 |
2,45 |
|
|
|
3,71 |
4,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1,90 |
2,36 |
|
|
|
2,50 |
4,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1,86 |
2,31 |
|
|
|
3,36 |
3,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
1,83 |
2,26 |
|
|
|
3,25 |
3,69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Визначають довірчий інтервал за формулою |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
∆ст = |
σ0 |
tст |
|
(15.6) |
||
Дійсне значення величини витрати Qд на заданій позначці шкали приладу визначається за рівнянням
QД = |
Q |
± ∆ст |
(15.7) |
Оцінюють відносну похибку δп (%) результатів серії вимірів величини витрати за формулою
δп |
= |
∆ст |
100 |
(15.8) |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
Q |
|
|||
15.5. Контрольні питання
1)Що таке довірча ймовірність виміру, довірчий інтервал?
2)Поясніть яким чином визначається анормальність розподілу.
3)Що таке нормативне значення вимірювального приладу, як вона визначається?
4)Навести класифікацію похибок вимірювання?
16.ПОВІРКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПНЕВМОЕЛЕКТРИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА
16.1 Мета роботи
Ознайомитись з призначенням і принципом дії пневмоелектричного перетворювача типу ПЭ; та визначити рівняння градуювальних характеристик перетворювача.
16.2 Призначення і принцип дії пневмоелектричного перетворювача
Пневмоелектричний перетворювач типу ПЄ розрахований на перетворення вхідного сигналу 0,02÷0,1 МПа в уніфікований електричний сигнал постій-
ного струму 0÷5 мА і працює за принципом компенсації зусиль. Схема ПЭ наведена на рис. 16.1.
Pвх |
F |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
6 |
Fк |
|
|
|
|
|
|
|
|
~220В |
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
1 |
|
7 |
10 |
11 |
+ |
|
|
|
|
- |
ВЫХОД |
||
|
|
|
|
|
|
|
N S N
8
Рисунок 16.1 – Схема каналового пневмоелектричного компенсаційного перетворювача
Пневматичній сигнал РВХ надходить до штуцеру манометричної трубки 1. Під впливом тиску вільний кінець трубки 1 змінює положення і пов'язана з трубкою калібрувальна пружина 2 перетворює це зміщення у зусилля F, що передається на силовий важіль 4, який обертається навколо осі 3. Перетворення зусилля F в електричний сигнал відбувається на протилежному кінці силового важеля, до якого прикріплена металева пластина 6 і тягова котушка 7 силового елементу негативного зворотного зв'язку.
Тягова котушка розташована у кільцевому повітряному зазорі постійного магніту 9, а пластина 6 – у високочастотному полі котушки 5, яка входить до контуру електричного генератора 10, частота коливань якого перетворюється у перетворювачі 11 в постійний струм, що живить котушку 7 електродинамічного перетворювача.
При зміні зазору поміж пластиною 6 і котушкою 7 змінюється індуктивність останньої. Внаслідок цього змінюється частота коливань генератора 10 і струм на виході перетворювача 11. Вихідний струм, що проходить через котушку 7, утворює момент зворотного зв'язку, зміна якого буде відбуватись до тих пір доки і момент утворений при розтягненні пружини 2 не будуть рівні між собою. Цим забезпечується однозначна залежність поміж положення кінця манометричної трубки 1 і силою вихідного струму.
16.3 Опис лабораторного стенду
Схема лабораторного стенду наведена на рис. 16.2 До стенда входять: фільтр 1, редуктори тиску повітря 2 і 3, манометри 4 і 5, перемичка 6,вторинний показуючий прилад 7 типу ПВ 1.2, пневматичний перетворювач 8 типу ПЕ, міліамперметр 9 типу М1830 - вузькопрофільний із світловим покажчиком. Для подачі стислого повітря призначені крани К0, К1 і К2. Включення електроживлення здійснюється тумблерами Т0, Т1, Т2 і Т3, а тумблером Т3 також підключають міліамперметр 9 до входу перетворювача 8. Опірність R змінює зовнішнє навантаження від 0 до 2,5 кОм.
Трансформатор 10 створює вихідну напругу 6,3 В, що необхідна для живлення міліамперметра 9.
16.4 Порядок виконання роботи
Підготувати табл. 16.1 для запису результатів вимірів.
Відкрити кран К2 і редуктором 2 по манометру 4 встановити тиск на рівні 0,14 МПа, а по манометру 5 редуктором 3 встановити тиск на позначці 0,02 МПа., передчасно відкрити правий кран перемикача 6. Підключити стенд до мережі змінного струму і встановити послідовно тумблери Т0-Т4 в положення «ВКЛ».Встановити опірність R на нульову позначку (крайнє ліве положення). Редуктором 3 по манометру 5 послідовно встановити значення тиску, що вказані у стовпчику 1 (табл. 16.1), фіксуючи кожного разу по міліамперметру 9 зна-
чення вихідного току Іф(R=0 кОм). Ці дії виконати при прямому і зворотному ході, а результати занести до табл. 16.1 Повіряння при зворотному ході провести після витримки верхній межі вимірювання вихідного сигналу впродовж 5 хвилин. Далі встановити опірність R на рівні 2,5 кОм і повторити попередні дії. Виключити установку і перейти до обробки результатів випробувань.
|
|
|
|
|
|
~220B |
|
|
|
|
|
8 |
|
Сжатый |
|
5 |
6 |
|
2 |
T0 |
7 |
1 |
|
||||
воздух |
|
|
|
|
|
|
К0 |
|
|
|
|
|
T1 |
|
|
6 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вкл |
вкл |
|
Т3 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
А |
выкл В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
К2 |
|
|
|
|
T2 |
10 |
|
5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T4 |
К1
Рисунок 16.2 – Схема лабораторного стенду
16.5 Обробка результатів вимірювань
Основна похибка перетворювача
γ = 20 (Iф − I р ) |
(16.1) |
Варіація показань:
В = 20 (Iфпр − Iфзв ) |
(16.2) |
Відповідність перетворювача технічним умовам визначається за таких нерівностей:
В ≤1% |
(16.3) |
Iф (0) − Iр (2,5) ≤ 0,025 мА |
(16.4) |
де Іф(0), Іф(2,5) – значення вихідного сигналу перетворювача відповідно при опірностях 0 і 2,5 кОм.
Таблиця 16.1 – Результати порівняння пневмоелектричного перетворюва-
ча
повітряТискна виході перт- |
|
діапазону,Відсотоквимірю- |
|
Сила струму на виході перетворю- |
|
|
|
|
|
|||||
ворювача,МПа |
вання,% |
Розрахунковезна- |
ченняІ |
вача, мА |
Опірність |
кОм2.5=R |
Варіаціяпоказань |
Впри |
Основнапохибка γ, % |
Різниця |
|
|||
Прямий хід |
Зворот хідний |
І |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Фактичне значення Іф |
|
|
|
|
мА |
|||
|
|
|
|
|
|
Опірність |
|
|
|
|
|
|
(2,5), |
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
R = 0 кОм |
|
|
|
|
|
|
–І |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,02 |
|
0 |
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,04 |
|
25 |
|
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,06 |
|
50 |
|
2,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,08 |
|
75 |
|
3,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
100 |
|
5,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Визначення ідеальної і реальної характеристик може бути виконано у відповідності з алгоритмом, що представлений на рис. 16.3.
Визначення рівняння характеристики перетворювача здійснюється у передбачені, що вона є лінійна і відповідає рівнянню
Y = A− BX |
(16.5) |
1 Начало
2 |
Ввод |
|
N, X(I) |
3 |
M=1 |
|
4 Ввод |
|
Y(M,I) |
5 |
|
6 |
A(M);B(M) |
|
|
7 |
M=M+1 |
|
8 M>2 |
|
Да |
|
9 вывод |
|
A(M);B(M) |
|
10 |
|
I=1; N |
11 C(I)=Y(2,I)-Y(1,I))
12Cmax=C1
Imax=1
|
13 |
|
I=i, N |
Нет |
14 |
|
C(X)>Cmax |
|
Да |
|
15 Cmax=C(I) |
|
Imax=1 |
|
16 |
|
D=20 * C1 |
17 Вывод |
Dmax |
18 Конец
Рисунок 16.3 – Блок-схема алгоритму розрахунку характеристик перетворювача типу ПЕ