1.2.1. Комплектация многоточечной иис

В качестве примера рассмотрим ИИС, предназначенную для измерения деформации и температуры в 100 контрольных точках с периодом опроса 0,05 с. Допускаемая погрешность измерения (без учета погрешности датчиков) не должна превышать 0,5% в заданном диапазоне измерения температуры от +50 °С до +300 °С и 0,7 относительных единиц при измерении деформации. В данной ИИС должно быть обеспечено подавление помех сетевого напряжения на частоте 50 Гц при измерении деформации не ме­нее 40 дБ и при измерении температуры не менее 100 дБ. Для реализации данной задачи выбрана многоточечная структура ИИС, представленная на рис. 2.1.

В табл. 2.1 представлен пример матрицы, показывающий выполнение операций устройствами из комплекса АЭСТ ГСП. Для построения системы по табл. 2.1., выбираем вольтметр В2-22 и коммутатор Ф7-100; эти приборы имеют стоимость с₁. Описан­ный путь выбора функциональных блоков применяется при задан­ных операциях и параметрах. Важной является задача подбора устройств, позволяющих при работе обеспечить заданные харак­теристики ИИС. Пусть заданы множество операций, которые должны быть выполнены системой, множество устройств, выпускаемых промышленностью и их стои­мостью , суммарная погрешность , время из­мерения и рабочий диапазон измерения Д. Для каждого уст­ройства должны быть известны функции, которые оно выполняет. Необходимо выбрать все устройства В, выполняющие заданные функции в диапазоне Д с погрешностью и быстродействием: . Следует произвести оценку погрешности и быстро­действия при соединении между собой устройств, оставляя лишь наборы, у которых погрешность и быстродействие не превышают заданных значений.

Наиболее трудоемким при проектировании ИИС является вы­бор первичного преобразователя.

1.2.2. Выбор первичных преобразователей

При выборе первичных преобразователей (ПП) необходимо учитывать следующие их характеристики:

1. диапазон изменения измеряемого параметра;

2. чувствительность ПП;

3. технологичность, определяющую возможность монтажа ПП при разном оборудовании;

4. тип выходного параметра;

5. точность, определяемую инструментальной погрешностью преобразователя и погрешностью монтажа;

6. быстродействие, определяемое инерционностью датчика и характеристиками входного параметра;

7. градуировочная характеристика (ГХ) или функцию преобразования;

8. стабильность ГХ;

9. воспроизводимость ГХ, обусловленную возможностью за­ мены датчиков без дополнительной проверки градуировки.

Значимость каждой характеристики зависит от особеннос­тей конкретной задачи. Рассмотрим выбор датчика для измери­тельного канала (ИК) контроля температуры, имеющей важное значение при производстве и переработке химволокон и в красильно-отделочном производстве.

В настоящее время для измерения температуры в текстиль­ной промышленности широко используются термопары и термосопротивления, обладающиеся хорошей технологичностью, достаточ­ной точностью, средним быстродействием, широким диапазоном измерения, относительно низкой стоимостью и достаточной степенью надежности. ГХ данных преобразователей характеризуется стабильностью и воспроизводимостью, позволяющими использовать данные средства для решения задач контроля и управления. В связи с этим в качестве ПП рассмотрим термопары и термосоп­ротивления.

Термоэлектрические преобразователи. Принцип действия термоэлектрических ПП (термопар) основан на зависимости термоэлектродвижущей силы Е (термо-ЭДС) от температуры , которая определяется видом материала электродов тер­мопар. На рис. 2.1 приведена статическая характеристика тер­мопар, получивших наибольшее применение в текстильной про­мышленности.

Рис. 2.1. Статические характеристики термопар:

ХА – хромельалюмель; ХК – хромелькопель

В табл. 2.2 дана техническая характеристики термопар.

Таблица 2.2

Тип термопары	Удельное сопротивление при t = 20 C, Оммм/м	Диапазон измерения температуры, С
ТХА ТХК	0,68 0,67	–200 ... 1000 –200 ... 600

Термосопротивления. Принцип действия термометров сопро­тивления (ТС) основан на изменении электрического сопротив­ления проводников и полупроводников при изменении их темпе­ратуры . На рис. 2.2 приведена статическая характе­ристика медного (ТСМ) и платинового (ТСП) термосопротивле­ний.

Рис. 2.2. Зависимость электрического сопротивления от температуры

Основными материалами для изготовления чувствительного элемента термосопротивления являются чистая платина и медь.

Техническая характеристика термометров сопротивления приведена в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Тип термосопротивления	Rном при t = 0°C, Ом	Обозначение ГХ	Диапазон измерения температуры, С
ТСП	10	Гр. 20	0. . . 600
ТСП	46	Гр. 21	– 200. . . 500
ТСМ	53	Гр. 23	– 50. . . 180
TCM	100	Гр. 24	– 50. . . 180

В настоящее время так же используются обозначения ГХ типа 10П, 50П, 100М, где цифра значит R_ном, а буква – тип материала (П – платина, М – медь).

Основными метрологическими характеристиками ПП являются ГХ и погрешность. ГХ в виде стандартных таблиц соответствия между ПП на входе и на выходе величинами ПП даны в справочниках. Оценка погрешности измерения конкретной ПП представляет собой дос­таточно сложную задачу. Рассмотрим одну из методик определе­ния погрешности измерения температуры.