Исследование характеристик измерительных преобразователей

В работе исследуется два измерительных преобразователя, построенных по различным схемам:

- Датчик разности давлений «Сапфир 22 ТМ», в основе построения которого - прямое усиление сигнала. Реагирует датчик на разность давлений от 0 до 0,1 МПа, изменяя выход от 0 до 5 мА.

- Электропневматический преобразователь, построенный по компенсационной схеме. Вход преобразователя можно изменять в пределах 0…5 мА, выход при этом изменяется от 0,02 до 0,1 МПа.

Оба прибора содержат органы подстройки выходной характеристики, которые обеспечивают сдвиг :

- начального значения характеристики ( параллельное смещение характеристики ),

- изменение коэффициента преобразования.

1. Цель работы

- экспериментальное получение градуировочных характеристик преобразователей;

- корректировка градуировочных характеристик;

- оценка по данным эксперимента основной погрешности преобразования ;

- оценка зависимости выходного тока датчика «Сапфир 22 ТМ» от нагрузки.

2. Порядок выполнения работы

2.1 исследование характеристик датчика «Сапфир 22 ТМ»:

2.1.1. К датчику подвести питание (Uпит = 36 В);

2.1.2. Измеряемое давление (вход датчика) подвести от задатчика к штуцеру «+» прибора (штуцер «–» сообщатся с атмосферой). Все измерения давления вести в делениях образцового манометра.

2.1.3. Выходную цепь датчика подключить к резистору, имитирующему нагрузку: R_н = 510 Ом (точное значение 0,516 кОм). Записать напряжения на нагрузке U_вых для ряда значений входного давления Р_вх. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

Здесь I_вых(э) – экспериментальные значения выходного тока, определяются как I_вых(э) = U_вых/R_н. Расчётные значения выходного сигнала I_вых(р) следует определять пользуясь зависимостью: I_вых(р) = К × Р_вх, где коэффициент преобразования К =ΔI_{вых max} / ΔР_{вх max} = (5,0 – 0)/(156,25) =
0,032 мА/дел. ( 156,25 – число делений шкалы манометра, соответствующее максимальному значению входного давления Р_вх = 0,1 МПа). Ошибка градуировки Δ_(л) = I_вых(э) – I_вых(р).

Анализируя полученные значения Δ (учитывать и величину, и знак ошибки), определить необходимость в корректировке характеристики. Если такая необходимость есть, то выполнить процедуры такой корректировки:

- для Р_вх = 0 установить при помощи винта ZERO, корректирующего начало характеристики, U_вых = 0,000 В;

- определить расчётное значение U_вых для Р_вх = 150 дел, установить Р_вх = 150 дел;

- вращая винт корректировки угла наклона характеристики (винт SPAN), установить расчётное значение U_вых.

По завершении корректировок провести итоговую градуировку – повторить измерения по пункту 2.1.3. Результаты измерений свести в таблицу 2, аналогичную таблице 1. Корректировка характеристики считается успешной, если максимальные ошибки –Δ_{(л) max} и +Δ_{(л) max} окажутся равными по значению.

Оценить по итогам эксперимента погрешность преобразования в виде приведённой относительной ошибки γ_(л) = Δ_(л)max × 100% / 5,0.

2.1.4. Опыт получения градуировочной характеристики повторить, подключив в качестве нагрузки сопротивление R_н = 1,5 кОм (точное значение 1,516 кОм), по результатам опыта составить таблицу 3.

Таблица 3

Определить ∆_(н) - расхождения в величине выходного тока для двух исследованных нагрузок. Оценить степень влияния нагрузки на выходной ток: рассчитать для P_вх=90 делений γ_(н) = [(Δ_(н) × 100%)/5,0] / [1,506/0,516]. Здесь γ_(н) – относительное изменение выходного тока в % при изменении нагрузки на 1 %.

2.2. Исследование характеристик ЭПП

2.2.1. К преобразователю (штуцер 1) от задатчика подвести давление питания Р_пит = 0,14 МПа. Штуцер выхода преобразователя соединить с образцовым манометром. Ко входу преобразователя подвести сигнал от источника регулируемого напряжения. В качестве входа в эксперименте используется напряжение; входной ток определяется как I_вх = U_вх/R_вх, где R_вх - входное сопротивление прибора (для исследуемого прибора R_вх = 772 Ом).

В эксперименте следует, изменяя входное напряжение, записать значения Р_вых, соответствующие установленным значениям U_вх. Результаты эксперимента занести в таблицу 4

Таблица 4.

2.2.2. По данным эксперимента построить градуировочный график Р_вых = f(I_вх).

2.2.3. Сопоставить экспериментальные значения Р_вых с расчетными значениеми выходного давления Р_вых(р). Здесь Р_вых(р) = К × I_вх + 31,25, а
К = ∆Р_max / ΔI_max = (156,25-31,25) / (5,0-0) = 25; (156,25 и 31,25 - значения выходного давления в делениях, соответствующие рабочему диапазону изменения этого давления от 0,1 МПа до 0,2 МПа соответственно). Определить с учетом знака величину ΔР= Р_вых(э) - Р_вых(р). Определить максимальное расхождение двух характеристик в виде приведенной ошибки γ = ∆Р_max × 100% / 125 [%].

3. Отчет

Отчет должен содержать:

3.2. результаты экспериментов и расчетов в виде таблиц и графиков;

3.3. выводы по итогам исследований.