Обработка первичных данных
Для определения времени перекрытия луча шторкой с графика Б необходимо снять две точки по координате X, соответствующие скачкам напряжения с датчика оптопары.
С графика А необходимо последовательно снять координаты следующих точек:
а) точку на участке предыстории процесса, непосредственно перед моментом начала погружения термопары в жидкость, по которой можно оценить значение u в , соответствующее температуре воздуха;
б) пять точек на экспоненциальном участке переходного процесса;
в) точку на асимптотическом участке процесса, по которой можно оценить значение u ж , соответствующее температуре жидкости.
Для выявления случайно погрешности опыт проводится многократно.
В результате для каждого зафиксированного момента времени получится статистическая выборка из трех значений, измеренных в разных опытах. По этой выборке рассчитывают средние значения и среднеквадратические отклонения (СКО) для каждого из выбранных моментов времени.
Рис. 7. Экспериментальный график переходного процесса
В момент времени o начинается переходный процесс, в момент 1 кривая переходного процесса пересекает границу коридора случайной составляющей погрешности.
Тепловая инерционность термопары определяется по графику переходного процесса, как отрезок времени
.
(1)
Рассмотренные измерительная система и метод измерений относятся к техническим и методическим средством для проведения динамических испытаний средства измерения.
Чтобы определить температуру жидкости t ж по измеренной величине t сп в этом случае, следует использовать поправку С, которая зависит от времени и определяется формулой:
С = t ж - t сп. (2)
В соответствии с определением (2) величина t ж находится путем прибавления известной поправки С к показанию термодатчика t сп.
В общем случае учет таких эффектов, как масса термодатчика и теплообмен на границе спай и среда приводит к дифференциальному уравнению
ε ( dt/dτ) + tcp = tcp (τ) (3)
Рассмотрим зависимость показаний датчика при граничных условиях, когда температура среды меняется скачком
tcp = 0 при τ = 0,
tcp = tcp при τ > 0 . (4)
В условиях (4) зависимость температуры термопары от времени определяется формулой
t = tcp (1 – e –τ/ε) . (5)
где ε – динамическая характеристика термопары.
В графическом виде зависимость температуры спая показана на Рис. 2.
Рис. 2. Зависимость температуры спая.
Параметр ε существенно влияет на время установления теплового равновесия τ1 .
Рис. 3. Зависимость температуры спая при различных параметрах ε.
Динамические характеристики СИ могут определяться и исследоваться при различных известных граничных условиях: на вход СИ подается сигнал Х , меняющийся во времени. Форма переменного сигнала Х может быть в виде ступени, прямоугольного импульса или синусоиды.