R_R_S_S_R_R_R_RiRyoS_R_R_R_R_S_R_S_R_S_R_S_R_1

3.Установить на ПП63 тумблер в положение К. Нажать кнопку «Грубо» и, не отпуская ее, установить стрелку ноль-индикатора на ноль с помощью ручки «Рабочий ток» (малой). Затем аналогично произвести точную установку рабочего тока с помощью кнопки

«Точно» и большой ручки «Рабочий ток».

4.С помощью ручки «Напряжение» установить стрелку потенциометра КСП – 4 на нулевую отметку.

5.Установить на ПП63 тумблер в положение «И». Нажать кнопку «Грубо» и не отпуская ее, установить стрелку ноль-индикатора на ноль с помощью ручки «мВ» (левой). Далее установить стрелку нульиндикатора на ноль с помощью кнопки «Точно» и правой ручки

«мВ»).

6.Записать в табл. 2 значение, определенное по шкале «мВ».

7.Повторить п.3 – п.6, последовательно устанавливая стрелку потенциометра КСП – 4 на отметки шкалы, указанные преподавателем, при прямом и обратном ходе.

8.Для каждого измерения определить абсолютную и приведенную погрешности прибора по формулам:

где ЕИ – значение, определенное по шкале образцового потенциометра (ПП63), Е0 – табличное значение термоЭДС, соответствующее измеряемой температуре, Еmax и Еmin – термоЭДС, соответствующие максимальной и минимальной измеряемым температурам.

9.На основании полученных результатов определить характер погрешности и сделать вывод о пригодности прибора к эксплуатации.

10.Выполнить п.3 – п.9 для потенциометра ДИСК - 250

13

Содержание отчёта

Отчет по данной работе должен включать: схемы изучаемых вторичных приборов; таблицы измеренных и вычисленных величин; вычисление метрологических характеристик; выводы о пригодности приборов к эксплуатации путем сравнения класса точности приборов с максимальной допустимой погрешностью.

Контрольные вопросы

1.Метрологические характеристики, определяемые при поверке приборов.

2.Принцип действия ТЭП. Статические характеристики и материалы ТЭП?

3.В чем заключается сущность компенсационного метода измерения? Принцип действия потенциометра

4.Из каких функциональных узлов состоят автоматический потенциометр КСП–4 и ДИСК–250?

14

Лабораторнаяb работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

НОРМИРУЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Цель работы: изучение принципа действия, конструкции и метрологических характеристик нормирующих преобразователей.

Общие сведения

Нормирующие измерительные преобразователи относятся к функциональной группе средств получения информации и предназначены для преобразования естественных выходных сигналов первичных измерительных преобразователей в унифицированный выходной сигнал (табл. 1).

Вкачестве унифицированных сигналов используют :

постоянный ток, изменяющийся от 0-5мА (0-20, 4-20 мА) при изменении сигнала от первичного преобразователя от 0 до 100% диапазона измерений.

напряжение постоянного тока, изменяющееся в диапазонах 0-1 В;

0-10 В

Сигналы 0–5 мА используют при длине линий связи до 5 км, а

0–20 (4 20) до 20 км.

15

Токовые сигналы обладают хорошей помехозащищенностью. Наиболее широко используется диапазон 4-20 мА, т.к. позволяет достаточно просто контролировать обрыв линий связи. Кроме того, нормирующие преобразователи используются в системах дистанционного контроля т.к. выходные сигналы измерительных преобразователей имеют малую мощность, и их передача на большие расстояния в ряде случаев затруднена.

Унификация выходного сигнала первичного преобразователя позволяет резко сократить номенклатуру вторичных приборов, обеспечить их взаимозаменяемость и разработать информационноизмерительные комплексы с применением ЭВМ.

2. Нормирующие преобразователи термоЭДС

рых не равен 0°С.

Корректирующий мост представляет собой электрический неравновесный мост с постоянными манганиновыми резисторами R1, R2, R3 и медным резистором RM. Диагональ ab питания моста подключена к стабилизированному источнику питания Uпит. Напряжение этого источника выбирается в зависимости от градуировки подключае-

16

мой термопары. Измерительная диагональ cd корректирующего моста включена в разрыв между электродом термопары и соединительным проводом. При температуре свободных концов ТЭП, а, следовательно, и резистора RM расположенного рядом с концами удлинительных проводов, равной 0°С, мост находится в равновесии, т. е. напряжение в диагонали cd равно нулю. Если температура свободных концов, например, выросла и стала t0', то сопротивление резистора RM,, также вырастет, в результате чего в диагонали появится напряжение Ucd. Это возникшее напряжение компенсирует недостающую термоЭДС, т. е.

Ucd =EAB(t0',t0).

Усилитель У1 состоит из двух каскадов: магнитного УМ, выполненного по двухтактной двухполупериодной схеме, и полупроводникового усилителя УП, работающего в режиме усиления постоянного тока Усилитель У1 выполняет функции нуль-индикатора.

Контур компенсации II включает в себя резистор Rос и усилитель обратной связи У2. Этот усилитель аналогичен усилителю У1, но включен с глубокой отрицательной связью по выходному току усилителя. Выходной ток Iос усилителя У2 является рабочим током контура II и при прохождении этого тока по сопротивлению Rос на нем создается компенсирующее напряжение:

Со стороны контура I к резистору Rос подводится сигнал ТЭП ЕАВ(t, t0), сложенный с напряжением Ucd, создаваемым в измерительной диагонали корректирующего моста. Таким образом, этот суммар-

подается на усилитель У1. Выходной сигнал усилителя У1 создает ток Iвых, который поступает во внешнюю цепь Rн и далее – в усилитель обратной связи У2. Выходной ток Iос усилителя У2 изменяется и изменяет падение напряжения Uoc на резисторе roc до тех пор, пока небаланс ∆U не достигнет некоторой малой величины δU, называемой статической ошибкой компенсации.

Наличие статической ошибки компенсации приводит к тому, что в контуре измерения I проходит недокомпенсированный ток. При этом, чем больше измеряемая термоЭДС, тем больше этот ток.

Исключить эту ошибку в устройствах, выполненных по статической автокомпенсационной схеме, принципиально невозможно, так как выходной ток преобразователя Iвых и ток контура компенсации Iос определяются наличием этой ошибки и пропорциональны ей. В то же

17

время статическая ошибка автокомпенсационной схемы может быть значительно уменьшена, если использовать усилитель с большим коэффициентом усиления.

Рассмотрим математическую связь между измеряемой термоЭДС ЕАВ(t, t0) и выходным током преобразователя Iвых.

На вход усилителя У1 поступает напряжение:

где k1 и k2 – коэффициенты усиления усилителей У1 и У2; Rвх сопротивление входной цепи усилителя У1,

Падение напряжения на резисторе Roc составит:

где k – коэффициент преобразования нормирующего преобразователя. В зависимости от диапазона входного сигнала нормирующие преобразователи, работающие в комплекте с ТЭП, имеют классы точ-

ности 0,4 –1,5.

3. Нормирующий преобразователь ТСП

Схема нормирующего преобразователя, работающего в комплекте с термопреобразователем сопротивления, показана на рис. 2.2. Этот преобразователь по схеме и принципу действия аналогичен нормирующему преобразователю, работающему в комплекте с термоэлектрическим преобразователем. Отличие указанных схем заключается в том, что вместо корректирующего моста используется измерительный неравновесный мост, в одно из плеч которого по трехпровод-

18

Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки (рис. 2.3) входят: нормирующие преобразователи ПТ-ТП-68 и Щ-72; источник регулируемого напряжения – ИРН; милливольтметр – мV; миллиамперметра – мА; переключатели.

Рис. 2.3.

Порядок выполнения работы

1.Изучить конструкцию, принцип действия и характеристики нормирующих преобразователей ПТ-ТП-68 и Щ-72.

2.Подключить ИРН, милливольтметр и миллиамперметр к преобразователю ПТ-ТП-68.

3.Установить необходимые пределы измерений милливольтметра и миллиамперметра.

4.Определить по обозначениям на приборе тип термопары, подключаемой на вход преобразователя.

5.Последовательно с помощью ИРН подать на вход преобразо-

вателя напряжения (E0), соответствующие 0, 20, 40, 60, 80 и 100% шкалы.

6.Рассчитать номинальный выходной ток преобразователя по формуле:

пределы изменений выходного тока и входного напряжения, Eуст – напряжение, измеренное милливольтметром на входе преобразователя.

20

7.Измерить выходной ток Iи, соответствующий каждому из установленных на входе напряжений Eуст.

8.Рассчитать приведенную погрешность преобразователя по формуле:

10. Повторить пункты 3–9 для преобразователя Ш72-И

Содержание отчета

В отчете должны быть приведены: 1) технические характеристики измерительных (нормирующих) преобразователей; 2) принципиальные или структурные схемы преобразователей; 3) таблица результатов поверки ТП ПТ 68 и Ш72-И и выводы об их пригодности к эксплуатации.

Контрольные вопросы

1.Метрологические характеристики СИ.

2.Каково назначение нормирующих измерительных преобразователей?

3.В чем заключается принцип работы преобразователей?

4.Определить тип первичного преобразователя и его НСХ.

21

Лабораторная работа № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЛОГОМЕТРОВ И МОСТОВ

Цель работы: ознакомление с принципом действия и конструкцией термопреобразователей сопротивления (ТС), логометров и определение их метрологических характеристик.

1. Общие сведения

1.1. Термопреобразователи сопротивлений

Измерение температуры ТС основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры. Вследствие различного механизма проводимости металлы имеют положительный термический коэффициент сопротивления, а полупроводники, в основном, – отрицательный. Чувствительный элемент металлического ТС состоит из тонкой (около 0,05мм) проволоки, бифилярно намотанной на каркас и помещенной в металлический защитный чехол с головкой для подключения соединительных проводов. Такие термометры используются как рабочие и

эталонные средства измерений. В последнее время широкое распространение получили ЧЭ, представляющие собой ЧИП – резисторы. В них металл напыляется очень тонким слоем и поэтому сопротивление при 00С может быть достаточно высоким – до 10 кОм, что увеличивает их чувствительность. Однако максимальная измеряемая температура таких ЧЭ, в основном,

150-300 0С (редко 500).

Для измерения температур используются ТС из металлов, обладающих высокостабильным температурным коэффициентом сопротивления, линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействию окружающей среды. Таким требованиям в наибольшей

22