R_R_S_S_R_R_R_RiRyoS_R_R_R_R_S_R_S_R_S_R_S_R_1

и психрометрической разностью. Эта зависимость выражается уравнением:

где Pïñ парциальное давление содержащегося в испытуемой среде водяного пара при температуре «сухого» термометра; Pïñí парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре tc «сухого» термометра; Pïìí парциальное давление насыщенного водяного пара, насыщающего испытуемую среду при температуре tм «мокрого» термометра; tc температура «сухого» термометра; tм температура «мокрого» термометра; А психрометрическая постоянная, зависящая от конструкции прибора, скорости обдувания влажного термометра исследуемым газом и давления газа.

Коэффициент А определяется по психрометрическим таблицам, составленным для определенных конструкций психрометров. При скоростях обдувания влажного термометра больше 2,5–3 м/с величина А практически остается постоянной. Зная температуру tм «мокрого» термометра и tc «сухого» термометра, по таблицам находят величины

Pïìí и Pïñí и с учетом А вычисляют относительную влажность .

5.2. Автоматический психрометрический влагомер АВП-201

Влагомер АВП-201 предназначен для непрерывного контроля относительной влажности парогазовой смеси в замкнутых технологических объемах и помещениях.

Первичный преобразователь влагомера рассчитан для работы с измерительным прибором, разработанным на базе стандартного прибора типа КСМ-3 модификации 1300, снабженного контактным задатчиком для 2-х и 3-х позиционного регулирования с ручной установкой задания. Это позволяет использовать влагомер АВП-201 в системах автоматического регулирования.

Конструкция влагомера включает в себя три основных блока: первичный преобразователь, панель, измерительный прибор.

Первичный преобразователь (рис. 1) состоит из следующих узлов: чувствительных элементов температуры – терморезисторов 1 и 2, установленных в полости элемента 3, иглы 4 для подачи и распыления

43

воды; штуцера подвода воды 5; змеевика 6, поддерживающего температуру воды, равной температуре измеряемой среды; эжектора побудителя 7 расхода измеряемой воды; кронштейна 8 с отверстиями для крепления первичного преобразователя; платы 9 для соединения электрических цепей первичного преобразователя и измерительного прибора; защитного колпака 10 с отверстиями для поступления измеряемой парогазовой среды.

В основу работы влагомера положен психометрический метод измерения относительной влажности.

Чувствительный элемент влажности представляет собой полый термостойкий корпус, в котором установлены «сухой» R14 и «мокрый» R15 термочувствительные элементы термисторы типа ММТ-4аТ, сопротивлением 1,8 кОм при 20°С (рис. 5.2).

При подаче в эжектор 7 (рис. 5.1) сжатого воздуха давлением 0.08 ± 0.005 МПа происходит отбор измеряемой среды, а также воды из бака через змеевик 6 и иглу 4. В результате в полости чувствительного элемента влажности вокруг «мокрого» термометра 1 образуется водяной туман, смачивающий его поверхность.

Температура «мокрого» термистора является функцией влажности измеряемой среды. Изменения сопротивлений «мокрого» и «сухо-

44

Электрическая схема прибора представляет собой равновесный мост переменного тока, в смежные плечи которого включены «мокрый» и «сухой» терморезисторы R14 и R15 соответственно.

При изменении влажности измеряемой среды изменяется сопротивление терморезистора R15 и нарушается равновесие измерительной схемы. В результате в диагонали моста появляется напряжение разбаланса, которое через уравновешивающую схему вызывает перемещение движка по реохорду к положению, обеспечивающему уравновешивание измерительной схемы. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя на шкале определяет значение измеряемой величины.

При работе на 1-м поддиапазоне (21 39) С в электрическую схему подключаются резисторы: R1, R3, R5, R7, R8, и R11. Переменным резистором R8 осуществляется настройка верхнего предела шка-

45

лы (100%), а нижний предел шкалы (10%) настраивается переменным сопротивлением R11.

При переключении на 2-ой поддиапазон (31,5 59) С в плечи моста включаются резисторы: R2, R4, R6, R10, R12. При этом резистором R10 производится настройка верхнего предела шкалы (100%), а резистором R12 нижнего предела шкалы (10%).

На мост подается напряжение переменного тока 6,3 В через резистор R13.

Технические данные прибора

а) Режим работы непрерывный; б) анализируемая среда парогазовая смесь;

в) диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100% при изменении температуры измеряемой среды от 30 до 100°С;

г) шкала влагомера нелинейна, отградуирована в единицах относительной влажности от 10 до 100% с ценой деления 1%;

д) допустимая температура окружающей среды от 10 до 50°С, допустимая влажность от 20 до 80%;

е) предел основной абсолютной погрешности должен быть ±3% относительной влажности и предел допускаемой приведенной погрешности влагомера должен быть не более ±3% от верхнего предела шкалы;

ж) время установления показаний влагомера при скачкообразном изменении влажности, не более 90 с;

з) расход анализируемой среды через первичный потребитель 25 ± 5 л/мин;

и) вероятность безотказной работы влагомера за 1000 ч. не ме-

нее 0,89.

5.3. Наладка влагомера АПВ-201

1.Наладку влагомера производят в помещении при температуре 20 ± 5°С и относительной влажности от 30 до 80%.

2.Установить переключатель диапазонов в положение 1, переключатель «контроль»/«измерение» в положение «контроль».

3.Включить питание прибора.

46

4. Выставить на магазинах сопротивлений величины, равные сопротивлениям «сухого» терморезистора R14 при градуировочной температуре 40°С (1266 Ом) и «мокрого» терморезистора R15 при температуре, соответствующей верхнему пределу шкалы 1-го поддиапазона (1197 Ом).

5. Переменным резистором R8 вывести стрелку прибора на конец шкалы 100%.

6.Установить на магазине, имитирующем «мокрый» терморезистор, сопротивление, соответствующее началу шкалы 1-го диапазона

1873 Ом.

7.Переменным сопротивлением R11 вывести стрелку на отмет-

ку 10%.

5.4. Определение основной абсолютной погрешности измерения

Основная абсолютная погрешность измерения относительной влажности определяется на отметках 10, 30, 60, 90 и 100% относительной влажности для 1-го температурного поддиапазона.

Варьируя переключателями магазина сопротивлений имитирующем «мокрый» терморезистор поочередно устанавливают стрелку прибора на отметках 10, 30, 60, 90 и 100% и записывают значения «мокрого» терморезистора для прямого и обратного хода стрелки в графы 6, 7 действительных значений (табл. 1).

47

Абсолютную погрешность определяют как разность между дей-

ствительным значением Rм (Rм пр., Rм oбp) и табличным Rмт.

За абсолютную погрешность принимают наибольшую из полученных значений погрешности.

Влагомер считается работоспособным, если его максимально допустимая абсолютная погрешность не превышает 3%.

5.5. Определение относительной влажности окружающего воздуха

Выставить на магазинах сопротивлений величины, равные сопротивлениям «сухого» терморезистора R14 при градуировочной температуре 20°С (1852 Ом) и «мокрого» терморезистора R15 при температуре, соответствующей верхнему пределу шкалы 1-го поддиапазона

(1861 Ом).

Переменным резистором R8 вывести стрелку прибора на конец шкалы 100%.

Установить на магазине, имитирующем «мокрый» терморезистор, сопротивление, соответствующее началу шкалы 1-го диапазона

2793 Ом.

Переменным сопротивлением R11 вывести стрелку на отметку

10%.

Установить переключатель «контроль»/«измерение» в положение «измерение».

Включить тумблер подачи сжатого воздуха и установить дросселем давление на входе в эжектор 0,08 ± 0,005 МПа.

Снять показания прибора и сравнить значение относительной влажности по влагомеру с показаниями других приборов (психрометра на основе двух спиртовых термометров).

Содержание отчета

1.Краткое содержание работы, технические характеристики средств измерений и поверки, характеристику методов измерений влажности, принципиальную электрическую схему влагомера и схему поверки.

2.Экспериментальные и расчетные данные по определению абсолютной погрешности влагомера, экспериментальные данные относительной влажности окружающего воздуха; выводы.

48

Контрольные вопросы

1. Какие существуют методы измерения влажности? 2. В чем состоит сущность психрометрического метода измерения влажности? 3. Какие элементы используют в качестве термометров? 4. В чем заключается принцип работы влагомера АПВ-201? 5. В чем состоит сущность поверки влагомера?

49

Лабораторная работа № 6 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ПРИБОРОВ С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМОЙ

Цель работы – ознакомление с принципом работы дифференци- ально-трансформаторных преобразователей и метрологическими характеристиками измерительных приборов, работающих в комплекте с ними.

6.1. Общие сведения

Для дистанционной передачи измерительной информации широко применяют электрические системы с электромеханическими преобразователями, входная электрическая величина которых определяется положением их подвижных частей. Такие преобразователи, наряду с простотой их устройства и высокой надёжностью, позволяют преобразовать многие технологические параметры в электрический сигнал. К таким параметрам относятся: линейное и угловое перемещения, скорость и ускорение перемещаемых изделий, давление, разрежение, расход, уровень жидкости и т.д.

Большое распространение в системах дистанционного контроля получил дифференциально-трансформаторный преобразователь (ДТП), который представляет собой два совмещённых трансформатора с общим подвижным якорем (рис. 6.1) [1, 2, 3].

Рис. 6.1. Общий вид цилиндрического ДТП (а); схема соединения его обмоток (б)

50

Принцип действия ДТП основан на изменении взаимоиндуктивности двух систем обмоток при перемещении элемента магнитопровода.

На пластмассовой катушке размещены одна первичная W1 и две вторичные W2, W3 обмотки. Катушка заключена в цилиндрический стальной кожух-магнитопровод для защиты от внешних магнитных полей. Первичная обмотка размещена равномерно по всей длине катушки. К её концам 1 и 2 подводится напряжение питания переменного тока. Вторичные обмотки выполнены в виде секций, каждая из которых занимает половину катушки по длине, имеют одинаковое число витков и включены встречно.

Внутри катушки находится плунжер 2 из магнито-мягкого железа, который по длине меньше катушки. Через шток - Ш плунжер связан с чувствительным элементом, перемещение которого зависит от измеряемого параметра.

При питании обмотки W1 переменным напряжением U создаётся магнитный поток Ф1, охватывающий обе вторичные обмотки, и потоки Ф2 и Ф3, связанные с обмотками W2 и W3 соответственно.

Во вторичных обмотках индуцируется ЭДС.

E2 = 4,44f ∙W2(Ф1 + Ф2) и E3 = 4,44f ∙W3(Ф1 + Ф3)

где f – частота питающей сети; W2, W3 – число витков соответствующих обмоток.

Если плунжер 2 находится в среднем положении, то ЭДС Е2 = Е3 и при последовательном и встречном соединениях вторичных обмоток на зажимах 3 и 4 напряжение будет равно нулю, т. е. ∆Е = Е2 Е3 = 0.

Если плунжер сместится из среднего положения, равенство Ф2 = = Ф3 нарушится, и на зажимах 3 и 4 появится результирующая ЭДС. Величина этой ЭДС будет зависеть от величины смещения плунжера,

афаза – от направления его смещения.

6.2.Дифференциально-трансформаторная система дистанционной передачи показаний

В схему входят две одинаковые катушки ДТ1 (установленная в датчике) и ДТ2 (установленная во вторичном приборе).

51