Za određene svrhe kontrole, na primjer za upravljanje sistemom grijanja, može biti važno izmjeriti temperaturnu razliku. Ovo mjerenje se može provesti, posebno, razlikom između vanjske i unutrašnje temperature ili ulazne i izlazne temperature.
Rice. 7.37. Mjerni most odrediti apsolutne vrijednosti temperature i temperaturne razlike u 2 tačke; U Br – napon mosta.
Osnovni dizajn mjernog kruga prikazan je na sl. 7.37. Kolo se sastoji od dva Wheatstone mosta, a koristi se srednja grana (R3 - R4) oba mosta. Napon između tačaka 1 i 2 označava temperaturnu razliku između senzora 1 i 2, dok napon između tačaka 2 i 3 odgovara temperaturi senzora 2, a između tačaka 3 i 1 temperaturi senzora 1.
Istovremeno mjerenje temperature T 1 ili T 2 i temperaturne razlike T 1 - T 2 važno je pri određivanju toplinske efikasnosti toplotnog motora (Carnot proces). Kao što je poznato, efikasnost W se dobija iz jednačine W = (T 1 – T 2)/T 1 = ∆T)/T 1.
Dakle, da biste odredili, trebate samo pronaći omjer dva napona ∆U D 2 i ∆U D 1 između tačaka 1 i 2 i između tačaka 2 i 3.
Za fino podešavanje opisanih instrumenata dizajniranih za mjerenje temperature, potrebni su prilično skupi uređaji za kalibraciju. Za temperaturni opseg 0...100°C, korisnik ima sasvim pristupačne referentne temperature, budući da su 0°C odnosno 100°C, po definiciji, tačke kristalizacije odnosno ključanja čiste vode.
Kalibracija na 0°C (273,15°K) se izvodi u vodi sa ledom koji se topi. Da biste to učinili, izolirana posuda (na primjer, termos) se napuni jako zdrobljenim komadima leda i napuni vodom. Nakon nekoliko minuta, temperatura u ovoj kupki dostiže tačno 0°C. Potapanjem senzora temperature u ovu kadu, očitavanja senzora odgovaraju 0°C.
Oni djeluju slično kada su kalibrirani na 100°C (373,15 K). Metalna posuda (na primjer, lonac) je do pola napunjena vodom. Posuda, naravno, ne bi trebalo da ima naslage (kalemu) na unutrašnjim zidovima. Zagrijavanjem posude na vrućoj ploči dovedite vodu do ključanja i tako dostignite oznaku od 100 stepeni, koja služi kao druga kalibrirana tačka za elektronski termometar.
Za provjeru linearnosti ovako kalibriranog senzora potrebna je još najmanje jedna ispitna tačka, koja bi trebala biti smještena što bliže sredini mjerenog raspona (oko 50°C).
Da bi se to postiglo, zagrijana voda se ponovo hladi do određene površine i njena temperatura se precizno određuje pomoću kalibriranog živinog termometra s tačnošću od 0,1 °C. Na temperaturama od oko 40°C u tu svrhu je zgodno koristiti medicinski termometar. Preciznim merenjem temperature vode i izlaznog napona dobija se treća referentna tačka, koja se može smatrati merom linearnosti senzora.
Dva različita senzora, kalibrirana gore opisanom metodom, daju identična očitavanja u tačkama P 1 i P 2, uprkos njihovim različitim karakteristikama (slika 7.38). Dodatno mjerenje, na primjer tjelesne temperature, otkriva nelinearnost karakteristike IN senzor 2 u tački P 1. Linearna karakteristika A senzor 1 u tački P 3 odgovara tačno 36,5% ukupnog napona u mjerenom opsegu, dok nelinearna karakteristika B odgovara jasno nižem naponu.
Rice. 7.38. Određivanje linearnosti karakteristika senzora u opsegu od 0...100ºS. Linearni ( A) i nelinearni ( IN) karakteristike senzora se poklapaju u referentnim tačkama 0 i 100ºS.
=======================================================================================
Senzori temperature od platine i nikla
Thermocouple
Silikonski temperaturni senzori
Integralni temperaturni senzori
Regulator temperature
Termistori sa negativnim TCS
Termistori sa pozitivnim TCR
Senzor nivoa na bazi termistora sa pozitivnim TCR
Merenje temperaturne razlike i kalibracija senzora
SENZORI PRITISKA, PROTOKA I BRZINE
Kao i temperaturni senzori, senzori pritiska su među najrasprostranjenijim u tehnologiji. Međutim, za neprofesionalce, mjerenje tlaka je manje zanimljivo, budući da su postojeći senzori tlaka relativno skupi i imaju samo ograničenu primjenu. Unatoč tome, pogledajmo neke opcije za njihovo korištenje.
Kalibracija vanjskog temperaturnog senzora za mjerenje koncentracije jona u režimu automatske temperaturne kompenzacije (tip TD-1, TKA-4 itd. sa otporom osjetljivog elementa ne većim od 5 kOhm) provodi se kako bi se temperaturna osjetljivost podesila u automatskom načinu rada u nekoliko tačaka (od 2 do 5). Kalibracija se mora izvršiti pomoću termostata koji osigurava da se podešena temperatura održava s tačnošću ne gorom od 0,1 o C.
Spojite temperaturni senzor na konektor "senzor" ili „TO 2 » mjerni pretvarač. Uključite analizator, uđite u režim “Dodatni način rada” i pritisnite dugme “ENTER”.
Dugmad “ “ I “ “ izaberite opciju “Gradthermometer” i pritisnite dugme “ENTER”. Da biste ušli u režim kalibracije termometra, morate unijeti lozinku. Na ekranu će se prikazati
UNESITE LOZINKU
Unesite broj
Morate unijeti broj sa tastature "314" i pritisnite dugme "ENTER".
Unesite broj maturskih bodova. Da biste to uradili, kliknite na dugme "N".Na displeju će se pojaviti sljedeća poruka:
Broj bodova
Dugmad “ “ I “ “ instalirati potreban broj tačke kalibracije i pritisnite dugme “ENTER”. U tom slučaju, na ekranu će se pojaviti prozor sa vrijednošću temperature otopine u gornjem redu, uslovnim brojem kalibracije i brojem kalibracijske točke u donjem redu, na primjer:
25.00 0S
xxxxx.xxx n1
Postavite temperaturu vode u termostatu na početku raspona temperaturne kompenzacije, na primjer (5 0,5) 0 C. Idite na prvu točku kalibracije. Da biste to učinili, kliknite “ “ odaberite prozor s brojem diplome u donjem redu n1. Zatim kliknite na dugme “Izm”. Na ekranu će se prikazati promjenjiva vrijednost kalibracije.
brojevi. Nakon uspostavljanja konstantne vrijednosti, pritisnite dugme “ENTER”.Nakon poruke:
Unosite promjenu?
DA - UNESI NE - OTKAŽI
kliknite na dugme “ENTER”. Zatim kliknite na dugme "Broj". Pojavljuje se poruka "Unesi broj". Unesite temperaturu izmjerenu referentnim termometrom i pritisnite tipku “ENTER”.Nakon poruke
Unosite promjenu?
DA - UNESI NE - OTKAŽI
pritiskajte dugmad u nizu “ENTER”.
Slično, kalibrirajte preostale temperaturne tačke, na primjer na temperaturama (20 0,5) 0 C i (35 0,5) 0 C.
Ovo će automatski prilagoditi temperaturnu osjetljivost uređaja.
3.6. Uputstva za verifikaciju
3.6.1. Svi novoproizvedeni analizatori, oni koji izlaze iz popravke i oni koji su u pogonu podliježu verifikaciji.
3.6.2. Periodična verifikacija analizatora mora se vršiti najmanje jednom godišnje od strane teritorijalnih organa metrološke službe Gosstandarta.
3.6.3. Verifikacija analizatora se vrši u skladu sa “Metodologijom verifikacije”
3.7. Zahtjevi za kvalifikaciju izvođača
Licima sa višom ili srednjom stručnom spremom, koja su prošla odgovarajuću obuku, imaju iskustvo u radu u hemijskoj laboratoriji i moraju jednom godišnje da se podvrgnu provjeri znanja o bezbjednosti, vršenje mjerenja i rezultata procesa.
3.8. Sigurnosne mjere
3.8.1. U pogledu sigurnosnih zahtjeva, uređaj ispunjava zahtjeve GOST 26104, klasa zaštite III.
3.8.2. Prilikom izvođenja ispitivanja i mjerenja moraju se poštovati sigurnosni zahtjevi u skladu sa GOST 12.1.005, GOST 12.3.019.
3.8.3. Kada radite sa analizatorima, morate raditi opšta pravila rad sa električnim instalacijama do 1000V i zahtjevima predviđenim „Osnovnim pravilima bezbedan rad u hemijskoj laboratoriji”, M; Hemija, 1979-205 str.
4. POPRAVKA
4.1. Uslovi popravke
Analizatori su složeni elektronički uređaji, stoga ih kvalifikovano osoblje proizvođača ili službeni predstavnici mogu popravljati prema uslovima usluge. Nakon popravke, obavezna je provjera glavnih tehničkih karakteristika uređaja u skladu sa „Metodologijom verifikacije“.
Prilikom popravka analizatora treba poduzeti sigurnosne mjere u skladu s važećim pravilima za rad električnih instalacija do 1000 V.
4.2. Mogući kvarovi i načini za njihovo otklanjanje
Spisak nekih od najčešćih ili mogući kvarovi analizatori, njihovi simptomi i rješenja dati su u tabeli 4.
Tabela 4.1
|
Naziv kvara i vanjska manifestacija |
Vjerovatni uzroci |
Lijekovi |
|
Nakon uključivanja analizatora, nema informacija o indikatoru |
1. Nema baterija ili su potpuno ispražnjene 2. Nema napona u mreži 3. Napajanje je neispravno 4. Slaba baterija |
1. Instalirajte ili zamijenite baterije 2. Priključite napajanje u ispravnu utičnicu 3. Zamijenite napajanje 4. Napunite bateriju tako što ćete priključiti napajanje |
|
Nakon uključivanja analizatora, na indikatoru se pojavljuje indikator “Promijeni baterije”. |
Baterije su slabe |
Zamijenite baterije |
Ostale greške ispravlja proizvođač.
Kalibrator se može koristiti kao suhi blok ili kao tekući termostat. Kalibrator koristi jedinstvena tehnologija Toplinska pumpa Stirling with rashladno sredstvo za gas(FPSC). Izgled radno mesto je prikazano na slici 4.
Slika 4 – Izgled radnog mjesta
Termostat kalibratora ima dvije zone sa odvojenom regulacijom. Regulator donje zone održava zadatu temperaturnu vrijednost, a gornji održava temperaturnu razliku „nula“ u odnosu na donju zonu. Ova metoda osigurava ujednačenost visoke temperature radni prostor i niska greška njegovog dodjeljivanja.
Kalibrator je opremljen krugom za mjerenje signala sa vanjskog referentnog otpornog termometra. Takav termometar se postavlja pored senzora koji se verifikuje i spaja na poseban konektor na kalibratoru. Ovo uvelike pojednostavljuje kalibraciju pomoću metode poređenja, koja ima znatno manju grešku.
Kalibrator je opremljen DLC krugom - dinamička kompenzacija za utjecaj gubitka topline kroz senzore koji se verificira. DLC termometar je instaliran pored senzora koji se verifikuje, meri temperaturnu razliku u radnom području umetne cevi i kontroliše regulator gornja zona termostat. Ovo osigurava visoko ravnomjernu distribuciju temperature u radnom području do 60 mm od dna cijevi, bez obzira na broj i/ili prečnik umetnutih senzora.
Kalibrator vam omogućava mjerenje signala provjerenih termoparova i otpornih termometara (mV, Ohm, V, mA) prema GOST, IEC i DIN.
Jedinstvene karakteristike:
Najniža granica negativnu temperaturu-100°C;
Izuzetno visoka stabilnost;
Ujednačenost visoke temperature u radnom području do 60 mm od dna umetne cijevi;
Niska greška;
Jedinstveno kolo za dinamičku kompenzaciju utjecaja opterećenja termostata;
Brzo grijanje, hlađenje;
Potpuna kompenzacija za utjecaj prenapona i nestabilnosti mrežnog napajanja;
Ugrađena sredstva za mjerenje izlaznih signala različitih temperaturnih senzora;
Ugrađeno kolo za mjerenje signala eksternog referentnog pametnog otpornog termometra, u čiju memoriju se pohranjuju pojedinačni kalibracijski koeficijenti;
Čuvanje kalibracije/verifikacije rezultira u internoj memoriji kalibratora;
Prijateljski rusifikovani korisnički interfejs zasnovan na meniju;
Potpuna automatizacija verifikacije/kalibracije temperaturnih senzora kako u samostalnom režimu tako i pri radu sa računarom pod softverskom kontrolom, uključujući verifikaciju više senzora istovremeno pomoću ASM-R prekidača.
Pored osiguravanja podešavanja temperaturnih postavki, kalibrator automatski implementira verifikaciju/kalibraciju u postupnom režimu promjene temperature, kao i (u verziji B) kalibraciju termičkog releja.
Rusifikovani softver vam omogućava da:
Provjerite temperaturne senzore u automatskom načinu rada ili učitajte zadatke verifikacije/kalibracije u kalibrator i, nakon izvođenja u offline modu, prenesite rezultate verifikacije na PC.
Ponovo kalibrirajte kalibrator za temperaturu i električne signale.
Softver omogućava pristup kontroli svih funkcija kalibratora i, osim toga, omogućava vam da učitate više zadataka kalibracije u kalibrator i, nakon što se završe u autonomnom ili automatskom načinu rada, prenesete rezultate na osobno računalo radi obrade i pohrane.
Pomoću softvera možete podesiti interni (“READ”) termometar kalibratora, kao i kanale za mjerenje električnih veličina, uključujući i kanal eksternog (“TRUE”) termometra. Ovaj softver vam omogućava da u kalibrator učitate karakteristiku kalibracije za eksterni toplotni pretvarač visoke preciznosti otpora.
Struktura softvera:
Podrška za provjerljive/kalibrirane instrumente za mjerenje temperature;
Konfigurisanje šeme verifikacije/kalibracije instrumenta za merenje temperature;
Planer za provjeru/kalibraciju instrumenta za mjerenje temperature;
Verifikacija/kalibracija instrumenata za merenje temperature pomoću računara.
Konektori za povezivanje sa računarom, kao i za povezivanje eksternih uređaja prikazani su na slici 5.
Slika 5 - Digitalni konektori.
Nbsp; LABORATORIJSKI RAD br. 8 Mjerenje temperature otpornim termometrima i mostnim mjernim krugovima 1. Svrha rada. 1.1. Upoznavanje sa principom rada i tehnički uređaj otporni termometri. 1.2. Upoznavanje sa strukturom i radom automatskih elektronskih mostova. 1.3. Studija dvo- i trožičnih kola za povezivanje otpornih termometara.
Opće informacije.
2.1. Dizajn i rad otpornih termometara.
Otporni termometri se koriste za mjerenje temperatura u rasponu od -200 do +650 0 C.
Princip rada metalnih otpornih termometara temelji se na svojstvu provodnika da povećavaju električni otpor kada se zagrijavaju. Element otpornog termometra osjetljiv na toplinu je tanka žica (bakar ili platina) spiralno namotana oko okvira i zatvorena u omotač.
Električni otporžice na temperaturi od 0 0 C strogo definisane. Mjerenjem otpora otpornog termometra pomoću uređaja možete precizno odrediti njegovu temperaturu. Osjetljivost otpornog termometra određena je temperaturnim koeficijentom otpora materijala od kojeg je termometar napravljen, tj. relativna promjena otpora toplotno osjetljivog elementa termometra kada se zagrije za 100 0 C. Na primjer, otpor termometra napravljenog od platinaste žice mijenja se za približno 36 posto kada se temperatura promijeni za 1 0 C.
Otporni termometri, na primjer, imaju niz prednosti u odnosu na manometrijske: veću preciznost mjerenja; sposobnost prenošenja očitavanja na velike udaljenosti; mogućnost centralizacije upravljanja povezivanjem nekoliko termometara na jedan mjerni uređaj (preko prekidača).
Nedostatak otpornih termometara je potreba za vanjskim izvorom napajanja.
Automatski elektronski mostovi se obično koriste kao sekundarni uređaji zajedno sa otpornim termometrom. Za termičke otpore poluvodiča, mjerni instrumenti su obično neuravnoteženi mostovi.
Za proizvodnju otpornih termometara, kao što je gore navedeno, koriste se čisti metali (platina, bakar) i poluvodiči.
Platina najpotpunije ispunjava osnovne zahtjeve za materijal za otporne termometre. U oksidirajućem okruženju, hemijski je inertan čak i pri vrlo visoke temperature, ali radi znatno lošije u okruženju za oporavak. U redukcionom okruženju, senzorski element platinastog termometra mora biti zapečaćen.
Promjena otpornosti platine u temperaturnom rasponu od 0 do +650 0 C opisuje se jednadžbom
R t =R o (1+at+bt 2),
gdje je R t, R o otpor termometra na 0 0 C i temperaturi t
a, b su konstantni koeficijenti, čije se vrijednosti određuju kalibracijom termometra prema tačkama ključanja kisika i vode.
Prednosti bakra kao materijala za otporne termometre uključuju njegovu nisku cijenu, jednostavnost proizvodnje čista forma, relativno visoka temperaturni koeficijent i linearna zavisnost otpora od temperature:
R t =R o (1+at),
gdje je R t, R o - otpor materijala termometra, odnosno na 0 0 C i temperaturi t;
a - temperaturni koeficijent otpora (a = 4,26*E-3 1/deg.)
Nedostaci bakrenih termometara uključuju niske otpornost i laka oksidacija na temperaturama iznad 100 0 C. Termički otpori poluprovodnika. Značajna prednost poluprovodnika je njihov veliki temperaturni koeficijent otpornosti. Osim toga, zbog niske vodljivosti poluvodiča, od njih se mogu napraviti mali termometri s velikim početnim otporom, što omogućava zanemarivanje otpora spojne žice i drugi elementi električni dijagram termometar. Prepoznatljiva karakteristika Poluvodički otporni termometri imaju negativan temperaturni koeficijent otpora. Stoga, kako temperatura raste, otpor poluvodiča opada.
Za proizvodnju poluprovodničkih termičkih otpora koriste se oksidi titana, magnezija, željeza, mangana, kobalta, nikla, bakra itd. ili kristali određenih metala (na primjer germanij) s raznim nečistoćama. Za mjerenje temperature najčešće se koriste tipovi toplinske otpornosti MMT-1, MMT-4, MMT-5, KMT-1 i KMT-4. Za sve termičke otpore tipa MMT i KMT u opsegu radnih temperatura, otpor varira s temperaturom prema eksponencijalnom zakonu.
Komercijalno se proizvode platinasti otporni termometri (PRT) za temperature od -200 do +180 0 C i bakarni otporni termometri (RCT) za temperature od -60 do +180 0 C. Unutar ovih temperaturnih raspona postoji nekoliko standardnih skala.
Svi komercijalno proizvedeni platinasti otporni termometri imaju simboli: 50P, 100P, što odgovara na 0 0 C na 50 oma i 100 oma. Bakarni otporni termometri su označeni kao 50M i 100M.
Otpor otpornih termometara u pravilu se mjeri pomoću mjesnih mjernih kola (balansirani i neuravnoteženi mostovi).
2.2. Izgradnja i rad automatskih elektronskih balansnih mostova.
Automatski elektronski mostovi su uređaji koji rade sa različitim senzorima u kojima se izmjereni procesni parametar (temperatura, pritisak, itd.) može pretvoriti u promjenu otpora. Najrasprostranjeniji automatski elektronski mostovi se koriste kao sekundarni uređaji pri radu sa otpornim termometrima.
Shematski dijagram balansirani most je prikazan na slici 1. Na slici 1-a prikazan je dijagram balansiranog mosta sa dvožičnom vezom izmjerenog otpora Rt, koji zajedno sa spojnim žicama predstavlja krak mosta. Krakovi R1 i R2 imaju konstantan otpor, a krak R3 je fluks (promjenjivi otpor). Dijagonala ab uključuje napajanje strujnog kola, a dijagonala cd uključuje nulti uređaj 2.
Fig.1. Šematski dijagram balansiranog mosta.
a) dijagram dvožičnog povezivanja
b) trožični dijagram povezivanja.
Mostna skala se nalazi duž reohorda, čiji se otpor, pri promeni Rt, menja pomeranjem klizača 1 dok se nulti pokazivač instrumenta 2 ne postavi na nulu. U ovom trenutku nema struje u dijagonali mjerenja. Motor 1 je spojen na pokazivač vage.
Kada je most u ravnoteži, jednakost vrijedi
R1*R3=R2*(Rt+2*Rpr)
Rt=(R1/R2)*R3-2*Rpr
Odnos otpora R1/R2, kao i otpor spojnih žica Rpr za dati most su konstantne vrijednosti. Stoga, svaka vrijednost Rt odgovara određenom otporu reohorda R3, čija je skala kalibrirana ili u omima ili u jedinicama neelektrične veličine za koju je kolo namijenjeno da mjeri, na primjer, u stupnjevima Celzijusa.
Ako postoje dugačke žice koje povezuju senzor s mostom u dvožičnom krugu, otpor se mijenja ovisno o temperaturi okruženje(vazduh) može unijeti značajne greške u mjerenju otpora Rt. Radikalno sredstvo za otklanjanje ove greške je zamjena dvožilnog kola trožičnim (slika 1-b).
U balansiranom mostu, promjena napona napajanja ne utiče na rezultate mjerenja.
U automatskim balansiranim elektronskim mostovima sljedeće kolo se koristi za balansiranje kola. Šematski dijagram elektronskog mosta tipa KSM prikazan je na slici 2. Rad elektronskog mosta zasniva se na principu mjerenja otpora metodom ravnotežnog mosta.
Kolo mosta sastoji se od tri kraka sa otporima R1, R2, R3, reohorda R i četvrtog kraka koji sadrži izmjereni otpor Rt. Izvor napajanja je spojen na tačke c i d.
Prilikom određivanja vrijednosti otpora, struje koje teku duž krakova mosta stvaraju napon u tačkama a i b, koji se bilježi nultom indikatorom 1 spojenim na ove tačke. Pomicanjem motora 2 reohorda R pomoću reverzibilnog motora 4 moguće je pronaći ravnotežni položaj kola u kojem će naponi u tačkama a i b biti jednaki. Prema tome, prema položaju kliznog motora 2 možete pronaći vrijednost izmjerenog otpora Rt.
U trenutku ravnoteže mjernog kola, položaj strelice 3 određuje vrijednost mjerene temperature (otpor Rt). Izmjerena temperatura se bilježi pomoću olovke-5 na dijagramu 6.
Elektronski mostovi se prema broju mjernih i snimajućih tačaka dijele na jednotačke i višestruke (3-, 6-, 12- i 24-točke), sa trakastim dijagramom i uređaje sa disk dijagramom. Elektronski mostovi se proizvode sa klasama tačnosti 0,5 i 0,25.
Uređaj za snimanje uređaja sa više tačaka sastoji se od štamparskog bubnja sa tačkama i brojevima odštampanim na njegovoj površini.
Uređaji se napajaju iz mreže naizmjenična struja napona 127 i 220V, a mjerno kolo mosta se napaja jednosmjernom strujom od 6,3V iz uređaja energetskog transformatora. Uređaji napajani suvim elementom koriste se u slučajevima kada je senzor instaliran u požarno opasnim područjima.
Kalibracija temperaturnog senzora
Toplotni pretvarač otpora je povezan sa mjernim uređajem pomoću bakarnih (ponekad aluminijskih) žica, čiji poprečni presjek, dužina i, shodno tome, otpor određuju specifični uvjeti mjerenja.
Ovisno o načinu povezivanja otpornog termalnog pretvarača na mjerni uređaj - prema dvožičnom ili trožilnom krugu (Sl. 1., opcija "a" i "b"), otpor žica je uključen u potpunosti u jednom kraku mosnog kola uređaja, ili je podjednako podijeljen između njegovih krakova. U oba slučaja očitanja uređaja određena su ne samo otporom termičkog pretvarača otpora, već i spojnim žicama. Stepen utjecaja spojnih žica na očitavanja instrumenta ovisi o vrijednosti njihovog otpora. Dakle, u svakom konkretnom stanju mjerenja, tj. za svaku specifičnu vrijednost ovog otpora, očitanja istog uređaja koji mjeri istu temperaturu (kada termalni pretvarač ima isti otpor) bit će različita. Da eliminišemo takvu nesigurnost merni instrumenti su kalibrirani na određenom standardnom otporu spojnih žica, što je nužno naznačeno na njihovoj skali pisanjem, na primjer R in = 5 Ohm. Ako tokom rada uređaja priključni vod ima isti otpor, očitavanja uređaja će biti ispravna. Stoga mjerenjima mora prethoditi operacija podešavanja priključne linije koja se sastoji u dovođenju njenog otpora na zadatu kalibraciju R ext.
Otpor priključnog voda, čak i uz pažljivo podešavanje, jednak je vrijednosti kalibracije samo ako se temperatura okoline ne razlikuje od one na kojoj je izvršeno podešavanje. Promjena temperature linije dovest će do promjene otpora bakrenih (aluminijskih) žica, kršenja ispravnog pristajanja i, na kraju, do pojave temperaturne greške u očitanjima uređaja. Ova greška je posebno uočljiva kod 2-žične komunikacione linije, kada do porasta temperature otpora linije dolazi samo u jednom kraku mosnog kola. Kod 3-žične linije, povećanje temperature otpora linije primaju dva susjedna kraka i stanje mosnog kola se mijenja manje nego u prvom slučaju. Kao rezultat toga, temperaturna greška je manja. Stoga je 3-žična linija poželjnija, uprkos veća potrošnja materijal koji se koristi za izradu spojnih žica.
Redosled rada.
4.1. Upoznajte se sa principom rada i dizajnom otpornih termometara i električnih uređaja stand. Sastavite dvožični mjerni krug u skladu sa sl. 3a.
4.2. Postavite prekidač na 2-žični položaj, a prekidač na položaj 0.
4.3. Podesite MS most, simulirajući otporni termometar, na otpor u omima koji odgovara podacima iz tabele (Tabela 1), očitajte temperaturu na 0 C na skali MPR51 i izračunajte apsolutnu i relativnu grešku merenja prikazanih u tabeli 1. temperature.
Studija 2-žičnog kola.
4.4. Postavite prekidač na položaj dijagrama 2-žične veze.
4.5. Postavite prekidač otpora spojnih žica u položaj 1 (odgovara R pr = 1,72 Ohm).
4.6. Izvršite tačku 4.3 i unesite rezultate mjerenja u tabelu 1 u redove 5-7, što odgovara 2-žičnom spojnom dijagramu sa R pr = 1,72 Ohm.
4.7. Postavite prekidač otpora spojnih žica u položaj 2 (odgovara R pr =5 Ohm).
4.8. Izvršite tačku 4.3 i unesite rezultate mjerenja u tabelu 1 u redove 8-10 koji odgovaraju 2-žičnom spojnom dijagramu sa R pr = 5 Ohm.
Studija 3-žičnog kola.
4.9. Postavite prekidač na položaj dijagrama 3-žične veze (slika 3 b).
4.10. Ispuniti tačke 4.5-4.8 i rezultate upisati u redove 11-16 tabele 1 koji odgovaraju otporima priključnih žica R pr = 1,72 Ohm i R pr = 5 Ohm.
4.11. Dajte analizu tačnosti mjerenja sa dvožičnim i trožičnim mjernim krugom.
4.12. Izvještaj daje zaključke na osnovu protokola ispitivanja (Tabela 1).
Kontrolna pitanja.
1. Navedite vrste otpornih termometara i njihov princip rada.
2. Navedite prednosti i nedostatke otpornih termometara.
3. Navedite primjere upotrebe otpornih termometara u sistemima automatska kontrola i regulacija.
4. Koja je svrha automatskih elektronskih balansnih mostova?
5. Princip rada balansiranih mostova.
decembar 2012
Senzori su ključni za pravilnu kontrolu procesa, nešto što se često zanemaruje u modernizaciji postojeći sistemi. Točnost senzora mora se pažljivo provjeriti, inače svaka modernizacija postaje besmislena.
Mnogi proizvođači originalne opreme obećavaju jednostavno uključivanje zamjenjivih sistemskih modula u dva-dva puta koji ne zahtijevaju zamjenu postojećih mreža, ožičenja, sistemskih kućišta ili izvora napajanja, dok smanjuju vrijeme zastoja sa sedmica i mjeseci na „dan ili manje“.
Efikasnost senzora
U stvarnosti stvari stoje malo drugačije. Ažuriranje sistema za postizanje više visoki nivo upravljanje preduzećem korišćenjem računara i softver, bez procene efikasnosti senzora koji ove sisteme snabdevaju podacima je uzaludna vežba. Da bi ispravno percipirali i prenijeli podatke iz procesnih parametara, senzori moraju biti precizni.
Senzori pritiska
Preciznost senzora pritiska je po pravilu od 0,25% merenog opsega pritiska. Za manje stroge scenarije primjene, preciznost može biti oko 1,25% raspona.
Preciznost senzora pritiska ovisi o tome koliko je senzor dobro kalibriran i koliko dugo može održavati tu kalibraciju. Početna kalibracija industrijskih senzora pritiska na kalibracionoj stanici postiže se primenom izvora konstantnog pritiska, kao što je tester bez opterećenja. Kada je senzor pritiska instaliran, njegova tačnost se može proceniti uzimajući u obzir uticaj uticaja okoline, efekata statičkog pritiska, itd. na početnu tačnost kalibracije.
Automatski kalibracioni sistemi rade korišćenjem programabilnog izvora pritiska za proizvodnju specificiranih signala pritiska koji se primenjuju na senzor koji se kalibriše. Prvo, očitanja senzora se snimaju prije kalibracije. Senzor se zatim testira povećanjem i smanjenjem ulaznih signala kako bi se uračunala svaka pojava histerezisa. Sistem zatim upoređuje primljene podatke sa kriterijumima prihvatljivosti kalibracije za senzore pritiska i automatski određuje da li senzor treba da bude kalibrisan. Ako je tako, sistem daje potrebne signale senzoru da ga kalibrira i održava konstantnu ulaznu vrijednost dok se prilagođavaju, i najniži pritisak, na kojoj se mora kalibrirati. Sistem zatim proizvodi izvještaj koji uključuje podatke prije i nakon kalibracije i pohranjuje ih za analizu trenda i otkrivanje početnih kvarova.
Senzori temperature
Tipičan tip industrijskog temperaturnog senzora, otporni termometar (RTM), obično ne postiže tačnost veću od 0,05 - 0,12 °C na 300 °C, dok se obično zahteva da se obezbedi tačnost veća od 0,1 °C na 400 °C. Proces instalacije otpornih termometara također može unijeti dodatne greške u preciznosti. Drugi uobičajeni tip temperaturnog senzora, termoelement, općenito ne može osigurati tačnost veću od 0,5°C na temperaturama do 400°C. Što je temperatura viša, obično se može postići manja preciznost termoelementa.
Kalibracija otpornih termometara
Preciznost temperaturnog senzora utvrđuje se kalibracijom, upoređujući njegova očitanja sa univerzalnom kalibracionom tablicom ili prilagođenom kalibracijom u okruženju visoke preciznosti. RTD-ovi, za razliku od termoparova, mogu se "očistiti" i ponovo kalibrirati nakon instalacije. Industrijski temperaturni senzori se obično kalibriraju u rezervoarima sa ledom, vodom, uljem ili pijeskom iu peći, ili kombinacijom ovih metoda. Tip kalibracionog rezervoara zavisi od izabranog temperaturnog opsega, zahteva za preciznošću i primene senzora. Proces kalibracije obično uključuje mjerenje temperature kalibracionog rezervoara pomoću standardnog termometra. Za individualno kalibrirana vozila, tačnost je osigurana procesom kalibracije, što zauzvrat ovisi o točnosti opreme koja se koristi za kalibraciju, kao i greškama kao što su histereza, samozagrijavanje, interpolacija i greške u instalaciji.
Kalibracija termoelementa
Dok se termopar može ponovo kalibrirati nakon instalacije, termopar ne može. Termopar koji je izgubio kalibraciju treba zamijeniti. Industrijski termoparovi se obično ne kalibriraju pojedinačno. Umjesto toga, njihova očitanja se upoređuju sa standardnim referentnim tabelama. Za kalibraciju se u pravilu koristi jedna od dvije metode: metoda poređenja (u kojoj se emf termoelementa uspoređuje s referentnim senzorom) ili metoda fiksna tačka(Efs termopara se mjeri u nekoliko utvrđenih stanja). Prilikom procjene tačnosti temperaturnog senzora, važno je uzeti u obzir ne samo kalibraciju samog senzora, već i utjecaj instalacije senzora i uvjeta. tehnološki proces za ovu tačnost.
Senzori Kako procijeniti vrijeme odgovora?
Za prikaz podataka na frekvenciji koja je u skladu sa zahtjevima postrojenja ili industrijskim propisima, senzori moraju biti dovoljno brzi da otkriju nagle promjene u vrijednostima parametara procesa. Preciznost i vrijeme odziva su uglavnom nezavisni pokazatelji. Pošto efikasnost senzora ima vitalni značaj Za proizvodnih sistema, napori na modernizaciji sistema moraju započeti temeljnom procjenom sistema, zajedno sa procjenom tačnosti i pouzdanosti senzora.
Dok se tačnost senzora može vratiti ponovnom kalibracijom, vrijeme odziva je inherentna karakteristika koja se općenito ne može promijeniti nakon što je senzor proizveden. Dvije glavne metode za procjenu vremena odziva senzora su test uranjanja (za senzore temperature) i linearni test (za senzore pritiska).
Kalibracija i vrijeme odziva senzora, posebno senzora temperature, u velikoj mjeri zavise od uslova procesa, uključujući statički pritisak, temperaturu procesa, temperaturu okoline i brzinu protoka fluida.
Inspekcija na radnom mestu
Postoje neke metode koje se često nazivaju testiranjem na licu mjesta ili online testiranjem. Dizajnirani su za testiranje kalibracije i vremena odziva senzora koji se već koriste u procesu. Za temperaturne senzore, LCSR test ( Odgovor na trenutni korak petlje) će provjeriti dinamičke karakteristike Najčešći temperaturni senzori su termoparovi i otporni termometri - gdje se ugrađuju u radnom procesu. LCSR metoda pokazuje stvarno vrijeme odziva RTD (otpornog termometra) “tokom rada”.
Za razliku od otpornih termometara i termoparova, vremena odziva senzora pritiska, nivoa i protoka se uglavnom ne menjaju nakon instalacije. To je zato što su ovi senzori elektromehanički uređaji koji rade nezavisno od temperature okoline i procesa. Poteškoća u procjeni senzora pritiska dolazi od prisustva sučelja proces-žica-senzor koji povezuje senzor sa stvarnim procesom. Ove mjerne linije (žice) dodaju nekoliko milisekundi kašnjenja vremenu odziva senzora. Iako je ovo kašnjenje zanemarljivo, hidraulička kašnjenja mogu dodati desetine milisekundi vremenu odziva za mjerenje pritiska u sistemu.
Tehnika analize buke mjeri vrijeme odziva senzora pritiska i mjernih vodova u jednom testu. Kao i kod LCSR metode, tehnika analize buke ne ometa rad, koristeći postojeći izlazi senzore za određivanje njihovog vremena odziva, a može se izvesti i daljinski za senzore koji su instalirani u proizvodnji. Tehnika analize buke zasniva se na principu praćenja normalnog izlaza naizmenične struje senzora pritiska korišćenjem brzog sistema za prikupljanje podataka (frekvencija od 1 kHz). Izlaz naizmjenične struje iz senzora, nazvan "šum", nastaje nasumičnim fluktuacijama u procesu povezanim s turbulencijom, vibracijama i drugim prirodnim fenomenima. Budući da se ove strane buke javljaju više od toga visoke frekvencije Za razliku od dinamičkog odziva senzora pritiska, oni se mogu odvojiti od signala pomoću niskopropusnog filtriranja. Jednom kada se AC signal ili šum odvoje od signala jednosmerna struja Koristeći opremu za obradu signala, AC signal se pojačava, prolazi kroz antialiasing filtriranje, digitalizira i pohranjuje za kasniju analizu. Ova analiza daje dinamička vremena odziva senzora pritiska i mjernih vodova.
Dostupan je niz opreme za prikupljanje i analizu podataka o buci za senzore pritiska. Komercijalna oprema za spektralnu analizu može prikupljati podatke o buci i vršiti analizu u realnom vremenu, ali ova oprema obično ne može podnijeti mnoštvo algoritama za analizu podataka potrebnih za proizvodnju rezultata sa tačno vreme odgovor. Zbog toga su sistemi za prikupljanje podataka bazirani na računaru, koji se sastoje od izolovanih čvorova, pojačala i filtera za kondicioniranje i ujednačavanje signala, često optimalan izbor prikupiti podatke o buci i analizirati ih.
Životni vek senzora
Kada treba zamijeniti senzore? Odgovor je jednostavan: senzore treba zamijeniti nakon što istekne vijek trajanja koji je proizvođač odredio za navedeni proizvod, na primjer 20 godina. Međutim, ovo može biti vrlo skupo i nepraktično.
Alternativa je da nastavite koristiti senzore nakon što im istekne vijek trajanja, ali svakako koristite sisteme za praćenje performansi senzora da odredite da li i kada zamijeniti senzor. Iskustvo je pokazalo da će visokokvalitetni senzori vrlo vjerovatno nastaviti da se pokazuju dobri rezultati rade znatno izvan opsega usluga koje je naveo proizvođač. Konsenzus između fabričkih preporuka i stvarne upotrebe senzora može se postići korišćenjem ovih senzora sve dok je stabilnost kalibracije prihvatljiva i vreme odziva nije smanjeno.
Mnogi se šale da senzore koji rade ispravno treba "ostaviti na miru", ali visokokvalitetni "ostarjeli" senzori mogu biti jednako dobri, ako ne i bolji od novih senzora istog modela i proizvođača.