12.4 Разделительные устройства в системах измерения давления

В случаях, когда приходится измерять давление среды, температура которой высока, вводят разделительные элементы – сильфонные трубки, которые позволяют осуществить тепловую развязку. Сильфонные трубки бывают двух типов: U-образные и петлевые.

Одним концом устройство подключается к объекту другим – к манометру.

В случае, если осуществляется замер давления газа, то сифонное устройство заполняется жидкостью, которая не взаимодействует с газом. Давление измеряемой среды передается манометру через разделительную жидкость.

В случае, если манометр расположен близко от источника высоких температур, то в целях защиты от теплового излучения манометры экранируют.

Рисунок 160 – Сифонные трубки: а – U-образная, б - петлевая

Если требуется произвести замеры в высоко агрессивных средах применяют разделительные мембраны или сосуды.

а б

1 – манометр, 2 – жидкость, 3 – трубка, 4 – мембрана Рисунок 161 – Разделительные устройства а – мембранное устройство; б – разделительный сосуд

Экзаменационный билет № 14

1. Динамические погрешности звеньев измерительных систем.Периодические звенья.

Динамические погрешности связаны с инерционностью СИ. Характеризуются величиной запаздывания реагирования. При нулевой величине запаздывания имеем пропорциональное (безинерционное) звено

(53)

Динамические характеристики звеньев определяют как функцию отклика на ступенчатое входное воздействие.

Динамические погрешности звеньев измерительных преобразователей следует оценивать на базе модельных характеристик СИ. Существует несколько подходов к моделированию:

3. можно использовать статиcтические методы, однако они не пригодны на стадии проектирования;

4. кинетический подход. Этот подход как и предыдущий требует экспериментальных данных, но в меньшем количестве. Кинетический подход рассмотрим на примере звеньев СИ.

Периодические звенья

Пример: Система пружинных весов

1 – пружина, 2 – приведенная масса всех элементов 3 – демпфер, – действующая сила, после приложения которой весы меняют свое положение – перемещение (текущая координата), – приведенная масса элементов системы, – коэффициент трения Рисунок 9 – Система пружинных весов

Для анализа воспользуемся уравнениями статики:

, (64)

где – проекции сил

(65)

(66)

Отметим, что – отклонение колеблющейся точки от положения равновесия. Известно, что линейная комбинация частных решений дифференциального уравнения есть также решение данного уравнения. Общее решение дифференциальных уравнений второго порядка есть итог двух интегрирований. Стало быть полное решение уравнения второго порядка можно представить как линейную комбинацию двух частных решений:

, (67)

где и – произвольные постоянные.

При этом и должны быть независимыми. Для нахождения независимых решений используют методику Эйлера, основывающуюся на свойстве пропорциональности экспоненты своим производным. В соответствии с указанной методикой частные решения ищут в виде

(68)

Поиск решения в этом варианте сводится к определению постоянной P. После подстановки в уравнение свободных колебаний и сокращения на величину e получим квадратное уравнение

(69)

Решение уравнения – искомая константа P. Из алгебры известно, что при решении квадратного уравнения могут иметь место различные случаи в зависимости от знака дискриминанта.

(70)

Если , т.е. трение велико, уравнение имеет вещественные корни , , оба корни отрицательные.

Обозначим , . Тогда общее решение уравнения свободных колебаний представится в виде:

(71)

Отсюда вывод: при большом трении отклонение точки от положения равновесия с течением времени приближается к нулю по экспоненциальному закону.

С учетом правой части уравнения будем иметь:

(71)

При . График решения показан на рисунке 10, б .

а)	б)
Рисунок 10

Если трение мало, т.е. , то характеристическое уравнение имеет линейные сопряженные корни , , где – угловая частота (в данном случае характеризует собственную частоту колебаний в системе). Общее решение:

(72)

Получим , Тогда:

(73)

Воспользуемся формулой Эйлера и получим:

(74)

Уравнение (74) записать в ином виде:

(75)

Рисунок 11	Рисунок 12