- •Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій метрологія, технологічні вимірювання та прилади
- •До виконання лабораторних робіт
- •Київ нухт 2010
- •Лабораторна робота № 1-т-р вимірювання тиску. Перетворювачі надлишкового тиску sitrans р серії z та zd
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Теоретичні відомості
- •3.1. Тиск. Основні поняття. Одиниці вимірювання тиску
- •3.2. Класифікація манометрів по виду вимірюваного тиску
- •3.3. Принцип дії вимірювального перетворювача надлишкового
- •3.3.1. Загальна теорія та конструкція тензометричних перетворювачів.
- •3.3.2. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •3.3.3. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •Основні технічні та метрологічні характеристики Sitrans p zd та z:
- •3.3.4. Цифровий реєстратор Sirec ds.
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 2-т-дм деформаційні манометри
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальна теорія деформаційних та вагопоршневих манометрів
- •3.1. Деформаційні манометри
- •3.3. Диференціально-трансформаторні вимірювачі тиску.
- •3.4. Електроконтактний манометр типу екм
- •3.5. Пневмоелектричні перетворювачі.
- •3.6. Вагопоршневі манометри .
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •5.2. Перевірення трубчастого манометра з дтп у комплекті з рм1.
- •5.3. Перевірення електроконтактного мановакуумметра екмв.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 3 –т- ds вимірювання різниці тисків. Перетворювач диференціального тиску sitrans р ds III
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості.
- •3.1.Класифікація манометрів за принципом дії.
- •3.2. Рідинні манометри та дифманометри
- •3.3. Електропневматичний перетворювач та електричні манометри опору
- •3.4. Перетворювач Sitrans p ds III
- •3.5. Загальна методика вимірювання тиску
- •Властивості ланцюгу передачі тиску.
- •4. Методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання перевірення.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 4 - t – tf2 термометри опору. Перетворювач “ sitrans tf2 ”
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні теоретичні відомості про термометри опору
- •3.2. Теоретичні відомості про перетворювач Sitrans tf2
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5 - t – то 2/3 дослідження підключення термометрів опору до вторинних приладів за схемами в два та три проводи
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія мостових схем
- •3.2. Нормувальні перетворювачі для термометрів опору
- •3.3. Двоканальний мікропроцесорний вимірювач трм 200 Призначення:
- •Основні функціональні характеристики:
- •Технічні характеристики:
- •4. Опис лабораторної установки та перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •Контактні термоелектричні перетворювачі (термопари)
- •3.2. Компенсаційний метод вимірювання терс термопари.
- •3.3.Термоелектричний перетворювач “Ni - Cr/Ni ” з вимірювальним перетворювачем “sitrans tk/tk – h”
- •3.4.Манометричні термометри (мт)
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7 -т – л - д логометр та автоматичний реєструвальний прилад диск-250
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.3Агальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія приладів магнітоелектричної системи
- •3.2. Будова та робота мілівольтметра
- •3.3. Будова та робота промислового логометра
- •3.4. Принцип дії та склад приладу реєстрації вимірювань диск-250
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 8- р - lu ультразвукові рівнеміри “probe lu” та “Multi Ranger 100 “
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні поняття про ультразвук та його випромінювання
- •3.2 Загальна структурна схема ультразвукових рівнемірів (ехолотів)
- •3.3. Ультразвуковий рівнемір MultiRanger 100 з сенсором xrs – 10.
- •3.4. Ультразвуковий рівнемір Sitrans Probe lu
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Радіохвильові методи вимірювання рівня
- •3.2.Радарний рівнемір sitrans lr 200
- •Особливі ознаки lr 200:
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5.Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Ємнісний метод вимірювання рівня.
- •3.1. Ємнісний рівнемір Sitrans lc 300
- •3.3. Електричні сигналізатори рівня
- •4. Завдання та методика до виконання роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Контрольні питання.
- •Лабораторна робота № 11 – p/г – гп
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Основні поняття про густину речовини і методи її вимірювання
- •3.2. Гідростатичний принцип вимірювання густини та рівня речовин
- •3.2.1 Гідростатичні рівнеміри та густиноміри.
- •3.2.2. П’єзометричні рівнеміри та густиноміри.
- •3.3. Перетворювач пнемо-електричний пте-4
- •Принцип роботи.
- •3.4. Перетворювачі тиску типу kpt-c.
- •Конструкція і робота крт-с
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Лабораторна робота № 12 - в - fм магніто-індукційний витратомір sitrans fm mag 6000
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні відомості про вимірювання витрати та кількості речовини
- •3.2. Загальна теорія магніто-індукційного методу вимірювання витрати
- •3.3. Призначення, склад та структурна схема Sitrans fm mag 6000.
- •Основні функції та технічні характеристики.
- •3.4. Принцип дії водоміра схвк-1,5
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •Опис лабораторної установки та перелік приладів
- •6. Порядок проведення перевірення mag 6000
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 13 - b - c принципи вимірювання витрати та маси сипких матеріалів і визначення класу точності зв
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1.Принципи та методи вимірювання витрати і маси сипких матеріалів.
- •3.2. За принципом дії вимірювальні перетворювачі маси
- •3.3.Принцип дії магнітопружного ваговимірювального пристрою.
- •3.3.1. Структурна схема магнітопружного пристрою
- •3.3.3. Вторинний пристрій та робота його складових.
- •3.4. Загальна методика проведення метрологічної атестації зв
- •4. Опис лабораторної установки
- •5. Методика метрологічної атестації засобів вимірювання (пристрою для вимірювання ваги).
- •5.1. Умови проведення атестації
- •5.2. Операції та засоби атестації.
- •5.3. Перевірення працездатності пристрою
- •5.4. Визначення основної похибки в нормальних умовах
- •5.5. Обробка результатів вимірювань
- •5.6. Висновок
- •6. Оформлення графіків
- •Лабораторна робота № 14- b - р витратоміри змінного та постійного перепаду тиску (ротаметр f va Trogflux)
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості про витратоміри змінного та постійного перепаду тиску
- •3.1. Метод змінного перепаду тиску.
- •3.3. Комбіновані дросельні перетворювачі.
- •3.4. Призначення та конструкція витратоміра Sitrans f va Trogflux
- •3.5. Призначення та конструкція витратоміра рм1
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Основні теоретичні відомості
- •3.2. Витратомір – густиномір Sitrans fc Massflo фірми «Siemens»
- •3.3. Вимірювальний мікропроцесорний перетворювач mass 6000 витратоміра Sitrans fc Massflo
- •4. Перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Опис лабораторної установки
- •6. Порядок проведення перевірення mass 6000 по водоміру схвк—1,5
- •7. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Вологість та методи її вимірювання.
- •3.2. Ввимірювання вологості твердих та сипких матеріалів
- •3.4.Психрометричний метод вимірювання вологості в газових середовищах
- •3.4.1. Структурна схема первинного вимірювального
- •3.4.2. Електрична схема вторинного приладу автоматичного психрометра
- •3.4.3. Структурна схема та основні технічні характеристики вимірювача-регулятора «овен мпр51 щ4»
- •4. Перелік приладів і обладнання та їх технічна характеристика
- •5. Опис установки
- •6. Порядок виконання роботи
- •7. Обробка результатів вимірювання
- •Лабораторна робота № 17 – а. Аналізатори складу рідин та газів. Промисловий рН-метр pH -101п
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальна теорія
- •3.1. Класифікація та коротка характеристика аналізаторів складу рідин
- •3.2. Класифікація та коротка характеристика газоаналізаторів
- •3.3. Потенціометричний метод аналізу складу рідин.
- •3.4. Промисловий рН-метр фірми «Діліс»
- •Бвс виконує функції:
- •Бувс виконує функції:
- •3.5. Промисловий газоаналізатор «окси-5м»
- •4. Методика виконання лабораторної роботи та прилади
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •Література
6. Обробка результатів вимірювань.
6.1. Провести обробку результатів вимірювань з визначенням похибок по
результатам проведених вимірювань.
6.2. Побудувати статичні характеристики перетворення рівнеміра LR 200, та залежності його відносної і приведеної похибок по діапазону вимірювань.
6.3. Зробити висновки по результатам перевірення.
Контрольні запитання
Які існують радіолокаційні методи вимірювання рівня рідин та сипких матеріалів? У чому їхня відмінність?
У чому полягає принцип роботи радарних рівнемірів?
У чому полягає принцип дії резонансних рівнемірів?
Яка методика перевірення рівнеміра Sitrans LR 200 ?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10 – Р – Є (LC)
ЄМНІСНИЙ РІВНЕМІР “ LC 300 ” ТА СИГНАЛІЗАТОРИ РІВНЯ
1. Мета роботи
1.1. Вивчити принцип роботи та будову ємнісних рівнемірів та сигналізаторів
рівня. Вивчити принцип дії кондуктометричних сигналізаторів рівня.
1.2. Засвоїти методику повірки приладів, виконати вимірювання рівня в резервуарі рівнеміром “ LC 300 ” та визначити зони нечутливості ємнісного та
кондуктометричних сигналізаторів рівня.
2. Завдання на виконання роботи
2. 1. Познайомитись з лабораторним стендом.
2.2. Вивчити загальну теорію ємнісних первинних вимірювальних перетворювачів; теорію ємнісного методу вимірювання рівня та структурну схему його реалізації, будову ємнісного рівнеміра “LC 300”.
2.3. Вивчити теорію електричних сигналізаторів рівня, познайомитись з
ємнісним сигналізатором рівня “Pointek 100” фірми “Siemens” та кондуктометричними сигналізаторами рівня.
2.4. Зняти реальну статичну характеристику перетворення ємнісного
рівнеміра “LC300”; оцінити гістерезис і зони нечутливості кондуктометрич-них та ємнісного “Pointek 100” сигналізаторів рівня.
2.5. По статичним характеристикам перетворення визначити варіацію, абсолютну, відносну та приведену похибки рівнеміра та оцінити зону
нечутливості сигналізаторів рівня та побудувати графіки: а) реальної статичної ХП “LC 300”; б) залежності відносних та приведених похибок по отриманим діапазонам вимірювання.
3. Загальні теоретичні відомості
3.1. Ємнісний метод вимірювання рівня.
Ємнісний первинний вимірювальний перетворювач (ЄПВП) являє собою ЗВ для перетворення механічних переміщень або зміни діелектричної проникності продукту чи інших його параметрів в ємність електричного ланцюга. ЄПВП являє собою площинно-паралельний (плоский) або циліндричний електричний конденсатор, у якого, при зміні вимірюваної величини (параметру), змінюється зазор між його обкладинками або площина їхнього взаємного перекриття, або його діелектрична проникність.
Ємність плоского конденсатору визначається загальновідомою формулою: С = εּε0 (S/d), (1)
тобто, є функцією діелектричної проникності ε середовища між пластинами
(обкладинками) конденсатора, площини S та відстанню (зазором) d між ними (ε0 - діелектрична постійна вакууму, яка дорівнює 8,85ּ10-12Ф/м).
Таким чином, всі три параметри (ε, S та d) можна використовувати для побудови ємнісних ПВП, роблячи залежними від вимірюваної неелектричної фізичної величини тільки один із них. Можлива побудова ЄПВП у вигляді конденсаторів змінної ємності з функціями перетворення вигляду:
С = f (dx); (2) С = f (εx); (3) С = f (Sx); (4).
Конструктивне виконання окремих типів ЄПВП відрізняється великим різноманіттям, але в основі своїй всі будуються по одній із приведених залеж-ностей. Вони можуть бути недиференціальні та диференціальні (різницеві).
Найбільшого розповсюдження набули плоскі ЄПВП по залежності (2), вхідною величиною яких є переміщення dx. Недиференціальний ЄПВП складається із одного конденсатора, який вміщує рухому та нерухому обкладинки конденсатора, що розділені повітрям або вимірюваним середовищем, причому рухома обкладинка зв’язана, наприклад, з щупом, який в свою чергу переміщується при зміні лінійного розміру вимірюваного параметра.
Ще приклад (рис. 1) використовування ЄПВП - це ємнісні вимірювачі тиску,
в яких переміщення мембрани деформаційного манометра, що пов’язане зі
зміною вимірюваного тиску, перетворюється у електричний сигнал (ємність).
Такі ЄПВП реалізовують або недиференціальний метод вимірювання (одно статорні), коли одна обкладинка 2 конденсатору (рис.1,а) конструктивно виконується нерухомою в середині мембранної коробки, а функцію другої обкладинки 1 виконує мембрана манометра, або це – дифманометри (двостаторні рис. 1,б), в яких мембрана 3, що вміщує обкладинку конденсатора 1, переміщується між двома нерухомими 2 та 4 пластинами (під нижню частину мембрани подають другий із тисків, як показано на рис.1,а). При цьому значення ємностей С1 та С2 пропорційні своїм тискам, а різниця – є вихідним сигналом дифманометра.
Рис.1. Схеми ємнісних вимірювальних перетворювачів тиску.
У відповідності із залежністю (1), функція перетворення ЄПВП на рис.1,а,
якщо безпосередньо вимірювати зміну ємності від величини вимірюваного
тиску, - є нелінійна (являє собою гіперболу), так як параметр dx знаходиться у знаменнику. В той же час, якщо вимірювати реактивний ємнісний опір Хс такого ПВП, то можна отримати і лінійну характеристику перетворення:
Хс = 1/ ωС = dx/(2πּε0ּεּ S), (5)
де ω - кутова частота струму збудження, рад.; ω = 2π f ;
f - частота струму збудження (Гц).
Використовуються також диференціальні ємнісні ПВП, які вміщують два конденсатори, ємності яких змінюються з різним знаком від вимірюваного параметру, наприклад, для вимірювання витрати газів по перепаду тиску у звужувальних соплах. В цьому випадку манометрична коробка розділена пополам мембраною, яка є одночасно загальною рухомою обкладинкою для двох плоских конденсаторів, нерухомі обкладинки яких знаходяться в двох різних камерах із різними тисками. Під дією різниці тисків рухома мембрана зміщується в тому чи іншому напрямку відносно нерухомих пластин, що приводить до відповідних протилежних змін реактивних ємнісних опорів. Нерухомі обкладинки (пластини) конденсаторів закріплюються за допомогою ізолюючих втулок, що виготовлені із матеріалу з великим діелектричним
опором, на одній та другій половинках манометричної коробки.
Недиференціальні ЄПВП для вимірювання лінійних переміщень, що
Рис.2. Ємнісний циліндричний ПВП для вимірювання лінійних переміщень.
працюють по зміні площини перекривання пластин (рис.2), частіше всього являють собою два коаксіальних циліндри (більший - з внутрішнім діаметром D
та менший з зовнішнім діаметром d) і зазором між ними, що значно менший,
ніж діаметри циліндрів. Зміна ємності С=f (Sx) визначається значенням Lх
перекриття рухомого 2 і нерухомого 1 циліндрів. В таких ЄПВП між циліндром
1 та 2 розміщується для покращення ізоляції діелектрик з проникністю εд і,
який, крім цього, дозволяє суттєво збільшити чутливість ЄПВП.
Функція перетворення такого ЄПВП має лінійний характер за залежністю (6):
Сх = 2π εдּε0 [ Lх/ln(D/d)] = k ּ Lх, (6)
де D і d – відповідно внутрішній діаметр зовнішнього циліндра 1 та зовнішній діаметр рухомого циліндра 2.
Наприклад, швейцарська фірма «Мезельтрон» виготовляє прилади контролю лінійних розмірів деталей з ЄПВП і ціною поділки 0,0001мм у діапазоні вимірювання до 30 мм та абсолютною похибкою не більше 0,0003 мм.
Використовуються ємнісні перетворювачі і з більш складною функцією
Рис.3
перетворення. Наприклад, для вимірювання рівня рідини в резервуарі 1 (рис.3), використовується ПВП, який використовує одночасно дві функції перетворення Сх=f(s) i Сх=f() і який являє собою діелектричну трубу (із скла або пластмаси), що з’єднана за законом сполучених посудин із резервуаром 1 та
оснащена металевими обкладинками 2. Схему такого ПВП, який реалізує ємнісний метод вимірювання рівня, можна подати у вигляді паралельно
з’єднаних ємностей Ср (ємність від діелектричної проникності рідини
та площини пластин 2, яку вона перекриває в залежності від її рівня) і Сп (ємність порожньої частини труби, яка заповнена повітрям).
Значення цих ємностей можна записати формулами:
Ср = (εрּε0 Sр)/d (7) та Сп = (εпּε0 Sп)/d, (8)
де εп і εр – діелектричні проникності повітря та контрольованої за рівнем
Рис.3. Ємнісний ПВП для вимірювання рівня рідин
рідини; Sр = kּx - площина пластин, яка перекрита рідиною; Sп = kּ(L0 –x ) – повітряна частина поверхні пластин; х – висота вимірюваного рівня в
резервуарі 1; k - постійний коефіцієнт, який залежить від конструкції ПВП.
А сумарну ємність ПВП можна подати виразом:
Сх = Ср + Сп = С0 + к1ּх, (9)
де С0 та k1 – постійні коефіцієнти;
С0 = (εпּε0ּkּL0)/d - ємність порожнього ПВП; а k1= [kּε0(εр-εп)]/ d.
При незмінній діелектричній проникності рідини, ємність ПВП прямо
пропорційна висоті рівня в резервуарі.
В багатьох випадках конструкцію ємнісного ПВП спрощують, наприклад,
для вимірювання рівня не електропровідних рідин (рис. 4,а) одна із обкладинок конденсатора виконується у вигляді циліндричного жорсткого металевого стержня 2 (іноді у вигляді троса, кабелю, рідше пластинчастим), і для вимірювання рівня електропровідних рідин (рис. 4,б), зовнішня поверхня стержня 2 покривається ізоляцією 5, наприклад, фторопластом. В якості другої обкладки конденсатора в цьому випадку використовується циліндрична стінка металевого корпусу резервуара 1. На рис. 4 (а та б) поз.4 зображений прохідний ізолятор, на якому закріплюється стержень 2.
Якщо резервуар має великі розміри або його стінки неметалеві, то в цьому
випадку ізольований електрод 2 вставляється у трубу 3 більшого діаметру, яка
є другою обкладинкою такого циліндричного конденсатора (рис. 7) і яку називають вимірювальною референц-трубою. Ізольований електрод 2 розмі-щують паралельно осі референц–труби і останню заземлюють.
В деяких випадках паралельно ізольованому стержню просто монтуються металеві електроди (стержні, труби, смуги) на відповідній відстані,
рекомендованій заводом-виготовлювачем. Для випадку із референц-трубою, ємність такого циліндричного ПВП описується теж залежністю (6), в якій D та d відповідно будуть внутрішній діаметр референц-труби та зовнішній діаметр ізольованого стержня.
Загальна електрична ємність такого ПВП (рис. 4, а) Сх має вигляд:
Сх = Сп + Ср = 2π ε0 {[εпּH0 + (εр-εп)ּH ]/ ln(D/d)}, (10)
де H0 та Н – відповідно довжина ізольованого стержня та рівень рідини.
За незмінності εр статична характеристика перетворення Сх=f(H) лінійна і
теж описуються залежністю (9). Значення постійних С0 та к1 відрізняються тільки знаменниками, які замість d вміщують ln(D/d).
а) б) в)
Рис. 4. Схеми: ЄПВП а) для вимірювання рівня не електропровідних та б) електропровідних рідин; і в) - варіант моста змінного струму.
Деталі датчика, що стикаються з середовищем, виготовляються зі сталі
12X18Н10Т або ж покриваються ізоляцією з фторопласту, поліетилену та інших ізоляційних матеріалів. ПВП виготовляються на різні діапазони вимірювання (0-1,0 м; 0-1,6 м;...; 0 - 20 м). Електрична ємність ПВП залежить від його довжини.
Для подальшого перетворення зміни ємності в ПВП у сигнал, який може бути переданий на деяку відстань або відображений на шкалі вторинного приладу, використовуються, як правило, мостові схеми змінного струму або генераторні перетворювачі. Принципова електрична схема одного із варіантів моста змінного струму наведена на рис. 4,в. Він являє собою індуктивно-ємнісний рівноважений (один раз при налаштуванні) міст, що складається із двох вторинних обмоток трансформатора Тр.2, які утворюють індуктивності L1 та L2 у двох суміжних плечах моста і через які здійснюється живлення моста. Третє плече утворене змінною ємністю С, за допомогою якої досягається врівноважування моста при мінімальному (початковому) значення рівня, та резистором R для встановлення діапазону вимірювань.
Ємнісий ПВП Сп складає четверте плече моста. Вимірювальний міст живиться від генератора Г синусоїдальних коливань частотою до 100 кГц. Сигнал небалансу мосту, пропорційний значенню рівня, подається на вторинний прилад ВП (мілівольтметр або потенціометр).