Поверки магнитоэлектрического милливольтметра

Лабораторная работа №1.

Поверка магнитоэлектрического милливольтметра

Цель работы: Ознакомление с назначением, принципом действия, устройством магнитоэлектрического милливольтметра и методом его поверки.

Общие положения

При автоматизации технологического процесса (ТП) основными элементами измерительнойсхемы в системе управления являются первичный измерительный преобразователь (ПИП) – датчик, и вторичный прибор (рис.1).

ПИП или датчик – это техническое средство, устанавливаемое непосредственно на объекте и предназначенное для измерения физической переменной (температуры, давления, концентрации и т.д.). Осуществляет первичное преобразование измеряемой величины в удобную форму сигнала для последующей передачи информации (обычно электрический сигнал I, U, R).

Вторичный прибор – предназначен для вывода получаемой от датчика информации на визуальную шкалу, ленту регистратора, память компьютера и т.п. То есть сигнал от ПИП преобразуется в перемещение стрелки прибора или показания цифрового индикатора.

Магнитоэлектрический милливольтметр – вторичный прибор, предназначенный для измерения малых значений напряжений (милливольты). В комплекте с термоэлектрическим термометром –термопарой (ТП), магнитоэлектрический милливольтметр применяется для измерения температуры. В этом случае он называется пирометрический милливольтметр.

Принцип действия милливольтметра основан на взаимодействии электрического тока I, протекающего по проводнику (рамке), с полем постоянного магнита (рис.2).

Сила тока в замкнутой цепи рамки определяется по формуле:

, (1)

здесь R_p – сопротивление рамки, R_д – добавочное сопротивление, R_вн – внешнее сопротивление (подводящих проводов и термопары). Для правильной работы прибора необходимо соблюдение условий:

R_вн= R_зад=const; θ_ск= const,

где R_зад– заданная величина сопротивления, указанная на шкале прибора. Обычно 5, 10 или 15 Ом.

В результате взаимодействия тока с полем постоянного магнита возникает вращающий момент М_эм, приложенный к рамке (рис.3). Одновременно к рамке приложен противодействующий момент М_п от спиральной пружины Пр. Каждому значению ЭДС е_х соответствует свое равновесное положение рамки и жестко связанной с ней указательной стрелки.

Основные характеристики вторичного прибора: диапазон шкалы (у милливольтметра имеется две шкалы – в градусах N_ги в милливольтах N_е); класс точности прибора γ_п; тип датчика, применяемого с прибором; сопротивление внешней цепи R_вн.

Принцип действия термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта: в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения этих проводников имеют разную температуру.

На выходе датчика в зависимости от разности температуры рабочего спая q_рс и температуры свободных концов q_скформируется термоэлектродвижущая сила (ЭДС):е_х=k(q_рс-q_ск), где k, мВ/°С – коэффициент преобразования данной термопары (Рис.3а). На рисунке 3б показано обозначение термопары на электрической схеме.

Условие работы термопары: q_ск = const. Для стандартных термопар имеются нормированные градуировочные таблицы е_х=f(q_рс)при q_ск = 0°С. На рисунке 3в приведены примерные статические характеристики термопар: е_х=f(q_рс).

Термопары обозначают по названию проводников, из которых они изготовлены. Наиболее распространенные термопары: ТХК – хромель (90% Ni, 10% Cr)-копель (56% Cu, 44% Ni), ТХА – хромель-амомель (95% Ni, 5% Al), ТПП –платина-платинородий (90% Pt, 10% Rh), ТМК – медь-константан (60% Cu, 40% Ni),.

Поверка прибора – это проверка прибора на соответствие классу точности, указанному в его паспорте. Поверку прибора необходимо проводить перед его эксплуатацией.

На рисунке 4 приведена схема автоматического контроля температуры в объекте с применением милливольтметра TI(1б) и термопары ТЕ(1а) в условных обозначениях по ГОСТ 21.208-2013.

Методика работы

В результате лабораторного испытания были получены значения ЭДС (е_э_i) на выходе термопары в зависимости от установленных температурных отметок θ_i на ее входе – экспериментальный массив данных выдается преподавателем.

Величинае_э_i сравнивается с нормированной ЭДС е_н_i, взятой по градуировочной таблице для соответствующего типа термопары.

Далее рассчитывается абсолютная погрешность измерения ∆е_i:

∆е_i = е_э_i – е_н_i, (2)

где i – номер поверяемой отметки шкалы прибора.

Класс точности прибора γ_п определяется по формуле:

, (3)

где ∆θ_п^max– предельно допустимое значение абсолютной погрешности прибора в °С; N_г – диапазон температурной шкалы прибора в °С; ∆е_п^max– предельно допустимое значение абсолютной погрешности прибора в мВ;N_е – диапазон шкалы прибора в мВ.

По заданному классу точности прибора γ_п (считывается с прибора) и диапазону шкалы N_е рассчитывается максимальное допустимое значение абсолютной погрешности прибора в мВ: (4)

Процедура поверки милливольтметра заключается в проверке неравенства: ∆е_i ≤ ∆е_п^max. (5)

Если все полученные значения ∆е_i удовлетворяют неравенству (5), то прибор исправен и годен к эксплуатации. Если хотя бы одно значение ∆е_i превышает ∆е_п^max, то прибор не соответствует указанному на нем классу точности и нуждается в наладке.

Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать наименование работы, цель работы, описание назначения, устройства и принципа действия магнитоэлектрического милливольтметра и термопары, основные формулы и рисунки, протокол поверки с расчетом и выводом по работе.

Протокол

поверки магнитоэлектрического милливольтметра

Тип ___________, заводской № _________

Градуировка термопары _____________, класс точности γ_п =____________

Диапазон шкалы: N_г=________________°С, N_е=_________________мВ.

№ п/п i	Поверяемая отметка, θ_i, °С	Нормированные значения ЭДС, е_н_i, мВ	Экспериментальные значения ЭДС, е_э_i, мВ	абсолютная погрешность ЭДС, ∆е_i, мВ	Вывод

Контрольные вопросы

1. Каково назначение магнитоэлектрического милливольтметра?

2. Каково устройство и принцип действия милливольтметра?

3. Назовите основные характеристики милливольтметра.

4. В комплекте с каким датчиком работает милливольтметр для измерения температуры?

5. Каковы основные стандартные типы этих датчиков?

6. Что такое абсолютная погрешность измерения?

7. Что такое относительная погрешность измерения?

8. Что такое класс точности прибора?

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 747; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!