Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследований процессов и материалов. Практикум
.pdf
никакой) и «диапазона» (от греч. ) – через все
струны). Доступ к потенциометрам осуществляется через
специальные отверстия в корпусе, закрытые герметич-ными
заглушками 8.
Работа измерительного преобразователя «Корунд–Т»
основана на использовании эффекта изменения
электрического сопротивления проводника при изменении
его температуры.
Под воздействием измеряемой температуры электрическое сопротивление терморезистора меняется, что
приводит к пропорциональному разбалансу измерительного
моста, в который включён термочувствительный элемент.
Разбаланс измерительного моста преобразуется
электронным преобразователем в унифицированный токовый
сигнал.
2.3. Измерительные преобразователи
избыточного давления «Корунд–ДИ»
и разности давлений «Корунд–ДД»
Преобразователи давления обеспечивают непрерывное
преобразование избыточного давления, разрежения и
разности давлений («Корунд–ДД») и избыточного давления
(«Корунд–ДИ») жидких и газообразных сред, неагрессивных
к материалам контактирующих изделий (титановые сплавы),
в унифицированный токовый выходной сигнал.
Работа первичного измерительного преобразователя
избыточного давления основана на использовании
тензоэффекта (от лат. tensus – напряжённый и effectus –
исполнение, действие) в структуре «кремний на сапфире».
Измеряемое давление воздействует на тита-новую мембрану,
на внутренней поверхности которой напаяна сапфировая
подложка с эпитаксиальными (эпитаксия, от греч. – на,
над, сверх и – расположение – ориентированный рост
одного кристалла на поверхности другого, т.е. подложки)
21
кремниевыми резисторами (англ. resistor, от лат. resisto –
minmax
min
PP
PP
сопротивляюсь), образую-щими мост.
Титан, лат. Titanium, от греч – титаны, Ti –
химический элемент IV группы периодической системы,
атомный номер 22, атомная масса 47,88, металл. Титан и его
сплавы – важнейшие конструкционные материалы,
используемые в авиа-, ракето-, кораблестроении, в химической промышленности.
Деформация мембраны под действием давления приводит
к изменению электрического сопротивления резисторов и,
следовательно, разбалансу моста, пропорциональному
приложенному давлению. Этот разбаланс преобразуется
электронным преобразователем в унифицированный токовый
сигнал.
Преобразователи давления «Корунд–ДИ» и «Корунд–ДД»
имеют следующие технические характеристики:
– диапазон входных (измеряемых) величин – давление:
преобразователи «Корунд–ДД» имеют верхний предел
измерения от 0,25 кПа до 16 МПа;
преобразователи «Корунд–ДИ» имеют верхний предел
измерения от 50 кПа до 160 МПа;
– диапазон изменения выходного сигнала – ток, 0 – 5 или
4 – 20 мА;
– преобразователь имеет линейно возрастающую стати-
ческую характеристику
I =
(I
max –Imin
) + I
, (2.3.1)
min
где I – выходной сигнал - ток, мА; P – входной сигнал –
давление, кПа или МПа; Р
симальное давление, кПа или МПа; I
min
, Р
– минимальное и мак-
max
, I
min
– минима-льный
max
(0 или 4 мА) и максимальный (5 или 20 мА) ток;
– предел допускаемой основной приведённой погреш-
ности равен , и % в зависимости от
исполнения.
Внешний вид преобразователя избыточного давления
«Корунд–ДИ» представлен на рис. 2.3.1.
22
Измеряемое давление через штуцер (от нем. Stutzen) 1
подаётся на металлическую мембрану 3 (лат. membrana –
перепонка), с внутренней стороны которой находится
сапфировая подложка 4 с нанесёнными на неё кремние-выми
резисторами. В кожухе 5, герметично соединённым с
крышкой 6, находится плата (от фр. plat – плоский)
электронного преобразователя с потенциометрами для
корректировки «нуля» 7 и «диапазона» 8. Регулировочные
винты 7 и 8 закрыты заглушкой 10 на крышке 6. На кожухе 5
установлен разъём 9 для подсоединения ответной части с
проводами линий связи.
Внешний вид преобразователя разности давлений
«Корунд–ДД» модели 101–104 представлен на рис. 2.3.2.
Датчик мембранно-рычажного типа (4, 5 и 6)
преобразователя «Корунд–ДД» размещён внутри основания 9
в замкнутой полости 11, заполненной кремний-органической
жидкостью, и отделён от измеряемой среды металлическими
полированными гофрированными мембранами 8. Мембраны
8 приварены по наружному контуру к основанию 9, а левая
мембрана соединена с центральным штоком 6. Этот шток
(нем. Stok – палка, ствол) связан с помощью тяги 5 с концом
рычага тензопреобразователя 4, на который нанесена
сапфировая подложка. Фланцы (нем. Flansch) 10 уплотнены
прокладками 3. Воздействие измеряемой разности давлений
(большее подаётся в камеру 7, меньшее – в камеру 12)
вызывает деформацию мембран 8, изгиб мембраны
тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления
тензорезис-торов. Электрический сигнал от
тензопреобразователя передаётся из измерительного блока в
электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2 и
преобразуется в унифицированный токовый сигнал.
23
10
6
9
7
8
5
4
3
2
1
Рис. 2.3.1. Преобразователь «Корунд–ДИ»:
1 – штуцер; 2 – рабочая полость; 3 – металлическая
мембрана; 4 – сапфировая подложка с резисторами;
5 – кожух; 6 – крышка; 7, 8 – потенциометры; 9 – разъём;
10 – заглушка
Измерительный блок выдерживает воздействие
односторонней перегрузки давлением от 0,1 до 25 МПа в
24
зависимости от модификации. Это обеспечивается тем, что
при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на
профилированную поверхность основания 9.
1
2
3
4
12
5
8 6
11 7
9 10
Рис. 2.3.2. Преобразователи разности давлений «Корунд–
ДД», модели 101, 102, 103, 104:
1 – электронное устройство; 2 – гермоввод; 3 – прокладка;
4 – тензопреобразователь; 5 – тяга; 6 – шток; 7 – « +» камера;
8 – мембрана; 9 – основание;
10 – фланец; 11 – замкнутая полость; 12 – «–» камера
25
1
2 Р
3
Схема внешних электрических соединений
преобразователей «Корунд–ДИ» и «Корунд–ДД» приве-дена
на рис. 2.3.3.
1
G
RH 2 Р
3
4
а
G
RH
б
Рис. 2.3.3. Схема внешних электрических соединений
преобразователей «Корунд–ДИ» (а) и «Корунд–ДД» (б)
с выходным сигналом 4 – 20 мА:
G – источник питания; Р – измерительный преобразователь
2.4. Измеритель-калибратор датчиков
«Корунд–ИК»
Измеритель-калибратор датчиков «Корунд–ИК» (ИКД)
предназначен для оперативного контроля работоспособности
датчиков различных физических величин (давления,
разрежения, разности давлений, температуры, расхода
жидкости и т.д.) с унифицированным выходным сигналом 0 –
5 или 4 – 20 мА постоянного тока, оценки их
26
метрологического состояния без снятия с объекта измерения,
а также для контроля вторичной аппаратуры, подключаемой
к выходу датчика (блоков извлечения корня, индикации,
гальванического разделения и разветвления сигналов и т.п.).
Измеритель-калибратор даёт возможность сравнивать
сигналы с двух датчиков, подключённых к его входам:
образцового и рабочего. Измерение этих сигналов может
происходить в разных сочетаниях диапазонов
унифицированных сигналов (например, рабочий датчик
имеет выходной сигнал 0 – 5 мА, а образцовый – 4 –20 мА) с
выдачей результатов измерения в миллиамперах или
процентах от диапазона измерения.
Для калибровки и контроля вторичной аппаратуры
измеритель-калибратор содержит имитатор (от лат. imitatio –
подражание) выходного сигнала датчика, вырабатывающий
сигнал постоянного тока в диапазоне 0 – 20,5 мА, который
можно изменять с шагом 5 мкА или 250 мкА, ориентируясь
на показания жидкокристаллического индикатора.
Все операции, проводимые с индикатором-калибра-тором,
включая перегрузку по входу и разряд элементов батареи
питания, отображаются на экране дисплея или
соответствующими светодиодами.
Структурная схема индикатора-калибратора «Корунд–
ИК» приведена на рис. 2.4.1.
Основным узлом измерителя–калибратора является
вычислительное устройство (ВУ), выполненное на
однокристальной микроЭВМ АТ89С51. Оно преобразует
сигналы, поступающие от аналого-цифрового преобразователя (АЦП), в соответствии с выбранным диапазоном
измерения, масштабом выходной величины и режимом
работы. Вычислительное устройство управляет работой
электронного коммутатора (ЭК), через который на образцовый резистор R1 поступают выходные токи датчиков,
подключённых к разъёмам XS1 и XS2, а также выходной ток
калибратора, вырабатываемый источником тока (ИТ).
27
Результат измерения падения напряжения на резисторе R1
после усреднения и компенсации нелинейности в ВУ
поступает на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ),
управляемый через один из портов ВУ. Другой порт
обслуживает клавиатуру и светодиоды, сигнализирующие о
том или ином выбранном режиме работы ИКД. Для выдачи
тока в режиме калибратора к третьему порту
вычислительного устройства подключён цифроаналоговый
преобразователь (ЦАП) с источником тока на выходе.
Для получения необходимых уровней напряжения при
питании от аккумуляторной батареи служит модуль
питания, преобразующий постоянное напряжение 6 В в
уровни 15 В с гальванической развязкой. Кроме того, в
схеме присутствует стабилизатор напряжения (СН) + 5 В для
питания вычислительного устройства, стабилизатор + 24 В
для питания датчиков, а также источник опорного
напряжения + 2,5 В для стабилизации работы АЦП и ЦАП.
Внешний вид измерителя-калибратора приведён на
рис. 2.4.2.
28
+ 24
ЦАП
ПНТ
АЦП
=
ВУ
ЖКИ
Клавиа-
тура
ЭК
1
2
3
1
2
3
СН
СН
ИОН
1
2
3
XS1
+ 5
+ 25 6 В
XS2
R
1
XS3
Рис. 2.4.1. Структурная схема измерителя-калибратора
датчиков «Корунд–ИК»:
ПНТ – преобразователь напряжения в ток; АЦП – ана-лого-
цифровой преобразователь; ЦАП – цифроанало-говый
преобразователь; СН – стабилизатор напряжения; ИОН –
источник опорного напряжения; ЭК – электрон-ный
коммутатор; ВУ – вычислительное устройство; ЖКИ –
жидкокристаллический индикатор
29
Порядок работы с прибором
Режим измерителя
Подключите рабочий датчик к прибору через разъёмы XS1
или XS2. Включите прибор выключателем ВКЛ. При этом
ИКД устанавливается в режим измерения выходного сигнала
датчика D2 (диапазон измерения 4 –20 мА), о чём
свидетельствует свечение соответствующего светодиода.
Для переключения входного сигнала с разъёма D1 на D2
или обратно следует нажать кнопку «D1/D2». При этом вход
прибора переключится с одного разъёма на другой и у
соответствующего разъёма загорится свето-диод.
Для переключения на диапазон измерения 0 – 5 мА
следует нажать кнопку «4 – 20/0 – 5». Переключение
диапазона сопровождается переносом запятой на одну
позицию влево на экране дисплея. Предельное значение
измеряемого тока в этом диапазоне составляет 6,5 мА, после
чего прибор переходит в режим индикации перегрузки,
сопровождаемый показаниями индикатора «5 ».
Предельное значение измеряемого тока в режиме 4 – 20
мА составляет 20,833 мА, после чего показания прибора не
изменяются.
После выбора диапазона измерения необходимо
откалибровать «ноль» прибора. Для этого следует нажать
кнопку « 0 », после чего погаснут оба светодиода D1 и
D2 и будет мигать лишь тот из них, который
соответствует выбранному входному разъёму. После 2 – 3
вспышек следует повторно нажать кнопку « 0 » и прибор
вновь возвратится в режим измерений.
С помощью кнопки коррекции (лат. correctio – поправка)
ноля « 0 » можно также откорректировать «ноль» датчика,
если величина сдвига ноля не превышает 0,02 мА в режиме
0 – 5 мА. В режиме 4 – 20 мА коррекция ноля подобным
образом невозможна.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]