Приборы измерения давления
Общее описание и устройство приборов измерения давления. Дифференциальные и микропроцессорные манометры: назначение, шкала измерения, классификация, особенности модификаций и характеристика работы. Каналы передачи данных, используемые в этих устройствах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.06.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
Кафедра: систем управления
Реферат
на тему: «Приборы измерения давления»
Дисциплина: Теоретические основы технологических измерений
Иваново 2012
Введение
давление манометр прибор
Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах. Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, тягомеры, напоромеры, датчики давления и т.д.
В этой работе я рассмотрю каждый вид в отдельности с краткой характеристикой и пояснительной схемой.
1. Общее описание манометров, их устройство
Дифференциальными манометрами (дифманометрами) называют приборы, предназначенные для измерения разности давлений (перепада давления). Дифманометры, измеряющие разность давлений до и после сужающего устройства и по этой разности определяющие величину расхода, называются дифманометрами-расходомерами.
Дифманометры расходомеры предназначены для измерения расхода методом переменного перепада давления. Шкалы дифманометров-расходомеров и вторичных приборов, работающих в комплексе с ними, градуируются в единицах расхода. Так как расход пропорционален корню квадратному из перепада давления, то шкалы дифманометров-расходомеров будут неравномерными (квадратичными), что неудобно при измерениях. Поэтому в дифманометрах-расходомерах могут быть устройства для выравнивания шкалы. В большинстве типов выпускаемых дифманометров-расходомеров для выравнивания шкалы используют лекальную передачу. Через лекало передается движение от чувствительного элемента дифманометра к стрелке прибора. Форма лекала такова, что перемещение стрелки дифманометра-расходомера пропорционально корню квадратному из измеряемой разности давлений, т. е. расходу.
Для суммирования расхода, т. е. для определения количества вещества, протекающего по трубопроводу, в дифманометры-расходомеры встраивают интегрирующие устройства (при измерении расхода комплектом сужающее устройство -- бесшкальный дифманометр -- вторичный прибор интегрирующее устройство встраивают во вторичный прибор).
Дифманометрами также можно измерять разность между абсолютным давлением и атмосферным (разрежением). Дифманометры, предназначенные для измерения небольших избыточных давлений (разрежений), называются дифманометрами-напоромерами (дифманометрами-тягомерами).
Дифманометры выпускаются промышленностью следующих модификаций: дифманометры-расходомеры, тягомеры, напоромеры, тягонапоромеры, уровнемеры (приборы, предназначенные для измерения высоты столба жидкости, находящейся под атмосферным или избыточным давлением). По способу отсчета дифманометры могут быть показывающими, самопишущими, комбинированными (показывающими, самопишущими) и бесшкальными. Самопишущие дифманометры имеют дисковые или ленточные диаграммы, приводимые в движение синхронными двигателями или часовыми механизмами. В бесшкальных дифманометрах измеряемая величина преобразуется в пропорциональный электрический или пневматический сигнал. Сигнал, посланный передающим преобразователем дифманометра, воспринимается вторичным прибором, шкала которого отградуирована в единицах величины, измеряемой бесшкальным дифманометром. По конструктивным признакам дифманометры подразделяются на поплавковые (ДП), колокольные (ДКО), мембранные (ДМ) и сильфонные (ДС).
Поплавковые дифманометры:
Дифманометры поплавковые жидкостные предназначены для измерения расхода (по методу переменного перепада давления) уровня, избыточного и вакуумметрического давления жидкостей, паров, газов. Наибольший измеряемый номинальный перепад давления поплавковых дифманометров 0,1 МПа (1 кгс/см2), а верхний предел измерения дифманометров-уровнемеров с односторонней шкалой - 1000 см измеряемой жидкости. Отечественной промышленностью выпускаются поплавковые дифманометры типов ДП, ДПМ показывающие и самопишущие, без выходных и с выходными электрическими (пневматическими) сигналами. В дифманометры ДП- 7121*, ДИП-781Р встроены интегрирующие устройства.
Конструктивно любую модификацию поплавкового дифманометра, можно разделить на две части: дифманометрическая часть -- измерительная система (рис.1а) и приставка с показывающим (самопишущим) механизмом (рис. 1 б). Дифманометрическая часть состоит из двух герметичных стальных сосудов 1 и 2, соединенных между собой и заполненных до определенного уровня жидкостью. Сосуд 1, к которому подводится большее давление Р1, называется плюсовым, или поплавковым, а сосуд 2, к которому подводится меньшее давление Р2, называется минусовым, или сменным. На линиях подвода давления к сосудам установлены запорные вентили 3 и 5 и уравнительный вентиль 4. При закрытых вентилях 3 и 5 и открытом вентиле 4 уровни жидкости в сосудах устанавливаются на одной отметке. В плюсовом сосуде на поверхности жидкости плавает поплавок 6, который перемещается вверх или вниз вслед за изменением уровня жидкости. В качестве рабочей жидкости применяют ртуть (при больших значениях измеряемого перепада давления) и масло (при измерении сравнительно небольших перепадов).
Разность давлений Р1 и Р2, подводимых к обоим сосудам, вызывает перемещение жидкости из плюсового (поплавкового) сосуда в минусовый. Рабочая жидкость из одного сосуда в другой будет перемещаться до тех пор, пока вес столба рабочей жидкости в минусовом сосуде не уравновесит разность давлений Р1--Р2. вследствие перемещения жидкости из плюсового сосуда в минусовый уровень жидкости в плюсовом сосуде понижается, что вызывает перемещение поплавка 6, которое является мерой измеряемого перепада давления. Движение поплавка передается шарнирно-связанным с ним рычагом 7 на ось 8 (рис.1б) уплотнительной муфты, преобразующей линейное перемещение поплавка в угловое. На конце оси уплотнительной муфты насажен кривошип 9. У дифманометров-расходомеров угол поворота оси 8 уплотнительной муфты при помощи тяги 10, соединенной с кривошипом 9, передается на ось 11, на которой жестко закреплен сектор, и через сектор и шестеренку передается на ось лекала 12. По профилю лекала скользит щуп 13, на оси которого жестко закреплена стрелка (перо) 14. Форма лекала такова, что перемещение стрелки пропорционально корню квадратному из измеряемого перепада давления, т. е. перемещение стрелки пропорционально расходу. У дифманометров-перепадомеров, тягомеров, напоромеров, лекало отсутствует и перемещение поплавка при помощи кривошипа 9 и тяги 10 передается на ось, на которой закреплено перо прибора. Класс точности поплавковых приборов 1,0; 1,5.
Колокольные дифманометры:
Колокольные дифманометры предназначены для измерения тяги, напора, разности давлении и расхода неагрессивных газов или других величин, которые могут определяться по перепаду давления. Промышленностью выпускаются колокольные дифманометры типов ДКО и ДКОФМ на предельный номинальный перепад давления до 1000 Па (до 100 кгс/м2).
Колокольный дифманометр ДКОФМ -- бесшкальный прибор, преобразующий измеряемую величину в пропорциональное значение комплексной взаимоиндуктивности. Он применяется в комплекте со вторичными приборами ВФС или ВФП.
Рисунок 2
Чувствительным элементом дифманометра (рис. 2) является колокол 9, частично погруженный в трансформаторное масло. Колокол делит рабочее пространство на две камеры: над колоколом и под колоколом. Большее давление подводят в камеру над колоколом (плюсовая камера), меньшее давление в камеру под колоколом (минусовая камера). Колокол подвешен к угловому рычагу 6, расположенному в бачке. Нижний конец углового рычага 6 соединен с пружиной 1, создающей противодействующее усилие. Рычаг 6 жестко связан с зубчатым сектором 7. Сектор входит в зацепление с шестеренкой 4, сидящей на оси рамки 5 ферродинамического преобразователя 3. Под действием разности давлений колокол опускается вниз до тех пор, пока усилие, созданное перепадом давления, не уравновесится силой упругой деформации пружины 7 (натяжение пружины можно изменять винтом 2). Одновременно с перемещением колокола будут поворачиваться зубчатый сектор 7 и рамка 4 ферродинамического преобразователя.
Дифманометр колокольный типа ДКО - бесшкальный прибор, преобразующий измеряемую величину и изменение взаимной индуктивности в пределах 10--0--10 мГ. Дифманометр является частью комплекта для дистанционного измерения расхода, избыточного давления (напора, тяги) и разности давлении газа. Он работает только в комплекте со вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы типа КВД1, КПД1, КСД1, КСД2, КСДЗ. Класс точности приборов ДКО 1,5.
Мембранные дифманометры:
Мембранные дифманометры предназначены для измерения перепада давления, а также других параметров (уровень, расход, плотность и т. п.), которые могут определяться по изменению перепада давления. Промышленность выпускает мембранные дифманометры типа ДМ (различных моделей), ДМ-Э, ДМ-Г1, ДМ И па предельные номинальные перепады от 100 Па до 0,03 МПа (or 10 кгс/м2 до 6,3 кгс/см2).
Дифманометры мембранные типа ДМ являются бесшкальными приборами, преобразующими измеряемую величину в комплексную взаимную индуктивность. Они предназначены для работы в комплекте со вторичными дифференциально-трансформаторными приборами КВД, КПД, КСД, за исключением дифманометра модели ДМ-3583Ф, работающего со вторичными приборами ферродинамической системы типа ВФП, ВФС, КСФЗ и др. Комплект дифманометра ДМ и вторичный прибор применяют для дистанционного измерения расхода жидкости, газа или пара, разности давлений жидкости, газа или пара, избыточного или вакуумметрического давления газа, высоты столба жидкости, находящейся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением.
Рисунок 3
Чувствительным элементом дифманометра типа ДМ (рис.3) является мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок 1 и 2, ввернутых с обеих сторон в подушку 14. В свою очередь подушка 14 затянута между двумя крышками 13 и 16 с помощью болтов. При этом образуются две камеры: нижняя (плюсовая) -- между нижней крышкой и подушкой и верхняя (минусовая) -- между верхней крышкой и подушкой. Каждая из мембранных коробок сварена роликовой сваркой из двух мембран, профили которых совпадают. Внутренние полости коробок сообщаются через отверстие 15 в подушке и заполняются дистиллированной водой через ниппель, который после этого заваривают. Давление в плюсовую камеру подводят посредством импульсной трубки 7 через запорный вентиль 6 (со знаком « + »), а в минусовую камеру -- импульсной линией 9 через вентиль 10 (со знаком «--»). Плюсовая и минусовая камеры могут сообщаться друг с другом при открытом уравнительном вентиле 8 (со знаком «О»). С центром верхней мембраны связан плунжер (сердечник) 12 передающего дифференциально-трансформаторного преобразователя 11. Сердечник находится внутри разделительной трубки 4. Передающий преобразователь 11 закрыт колпаком 5. При одинаковых давлениях в плюсовой и минусовой камерах (уравнительный вентиль открыт) сердечник 12 должен находиться посредине секций обмотки передающего преобразователя, и напряжение снятое со вторичной обмотки должно быть равно нулю. Так как чувствительные элементы могут иметь остаточную деформацию, может быть не равно нулю, и тогда нуль прибора корректируют гайкой 3.
При вращении се катушка 11 дифференциальною трансформатора перемещается относительно сердечника, и когда секции вторичной обмотки преобразователя займут среднее положение по отношению к сердечнику, напряжение станет равным нулю. Если к плюсовой камере подводится давление Р1 большее, чем к минусовой камере Р2, то нижняя мембранная коробка сжимается, жидкость из нее перетекает в верхнюю мембранную коробку, которая разжимается, вызывая перемещение сердечника дифференциального трансформатора и появление на вторичной обмотке напряжения пропорционального перепаду давления. Напряжение подается ко вторичному прибору. Вторичный прибор, фиксируя значение , показывает параметр, измеряемый дифманометром.
Мембранные коробки 1 и 2 при изменении разности давлений будут деформироваться до тех пор, пока силы, обусловленные перепадом давления, не уравновесятся силами упругой деформации. В зависимости от перепада давления, измеряемого дифманометром, используют мембранные коробки определенной жесткости. При односторонних перегрузках коробки не повреждаются, так как обе мембраны складываются по профилю, вытесняя при этом всю жидкость во вторую коробку. Питание преобразователя дифманометра осуществляется со стороны вторичного прибора. Основная допустимая погрешность дифманометров ДМ в комплекте с вторичным прибором составляет ±1,5%.
Дифманометры типа ДМ-Э, ДМ-П -- бесшкальные приборы, преобразующие перепад давления или расход газа в пропорциональный унифицированный токовый (ДМ-Э) или пневматический (ДМ-П) сигнал дистанционной передачи. В дифманометры ДМ-Э встроен электросиловой преобразователь, а в дифманометры ДМ-П -- пневмосиловой.
Эти дифманометры входят в унифицированную систему электрических и пневматических взаимозаменяемых датчиков ГСП и используются в комплекте со вторичными приборами КСУ, МП-П и др., регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного электрического или пневматического сигнала. Комплект дифманометр -- вторичный прибор применяют для измерения перепада давления (ДМ-Э; ДМ-П) и расхода (ДМ-ЭР) газа.
Дифманометр-расходомер типа ДМ-ЭР имеет квадратичный электросиловой преобразователь. Поэтому токовой сигнал, поступающий от дифманометра ко вторичному прибору, пропорционален корню квадратному из перепада давления, т. е. расходу. Дифманометр типа ДМ-Э (тягомер, напоромер и т. п.) имеет линейный электросиловой преобразователь, обеспечивающий получение токового сигнала, прямо пропорционального измеряемому перепаду давления.
Рисунок 4
Рисунок 5
Дифманометр типа ДМ-Э (рис. 4) состоит из измерительного блока 1, унифицированного электросилового преобразователя 2 с усилителем 3. В качестве чувствительного элемента измерительного блока используется одногофровая резинотканевая мембрана (рис. 5). Давление подводится к «плюсовой» и «минусовой» камерам измерительного блока, образованным мембраной. Давление подводится к «плюсовой» и «минусовой» камерам измерительного блока, образованным мембраной 1 и фланцами 3 и 4. Жесткий центр мембраны состоит из двух сваренных точечной сваркой плоских дисков 2 и 5. При помощи ленточной тяги, он связан с рычагом вывода 6. Вывод рычага 6 из полости рабочего давления уплотнен с помощью одногофровой металлической мембраны 7. При изменении перепада давления он преобразуется в измерительном блоке 1 в пропорциональное ему усилие, которое передается с помощью рычага вывода 6 на рычажный передаточный механизм передающего преобразователя 11. При изменении измеряемого перепада давления изменяется усилие со стороны мембраны, что приводит к перемещению рычагов 6, 8, 9, 15 и связанного с рычагом 15 флажка 12 индикатора рассогласования 13. Перемещение флажка вызывает изменение сигнала рассогласования, который через усилитель 14 изменяет ток в устройстве обратной связи 16 и одновременно в линии дистанционной передачи. Вследствие изменения токи в катушке обратной связи изменяется и компенсирующее усилие обратной связи до тех пор, пока не уравновесит изменившееся усилие со стороны мембраны. Вторичный прибор А (миллиамперметр типа КСУ, КВУ и т. п.), фиксируя изменение тока в линии дистанционной передачи, показывает величину измеряемого параметра (давление, разрежение).
Класс точности приборов ДМ-Э, ДМ-П колеблется в пределах 1; 1,5.
Рисунок 6
Дифманометры мембранные типа ДМИ предназначены для измерения тяги, напора, разности давлении, расхода газов, жидкостей и паров. Дифманометры являются бесшкальными приборами, преобразующими измеряемую величину в комплексную взаимную индуктивность. Они работают в комплекте со вторичными приборами типа ВФС (ВФП). Дифманометры ДМИ выпускаются двух модификаций: дифманометры-расходомеры ДМИ-Р и дифманометры-тягомеры (напоромеры) ДМИ-Т. Чувствительным элементом дифманометров служит вялая мембрана 5 (рис.6), зажатая между крышками 4 и 6 корпуса. Вялая мембрана может быть выполнена из резины с тканевой основой, из ткани с газонепроницаемой пропиткой или из синтетических материалов. Мембрана 5 и жестко связанный с ней сердечник 2 подвешены на пружине 1. Вялая мембрана 5 и крышки корпуса 4 и 6 образуют плюсовую и минусовую камеры дифманометра. Верхняя полость дифманометра соединена с плюсовым вентилем, а нижняя -- с минусовым. Разность давлений Р1--Р2 воздействует на мембрану 5, перемещая ее жесткий центр и связанный с ним сердечник 2 вниз до тех пор, пока усилие от приложенной к мембране разности давлений не уравновесится силой упругой деформации пружины 1. Перемещение сердечника 2 преобразуется в дифференциально-трансформаторном преобразователе 6 в напряжение , пропорциональное перепаду давления
Напряжение подается на вторичный прибор, который показывает параметр, измеряемый дифманометром. Нулевое положение мембраны можно регулировать, изменяя начальное натяжение пружины 1. Основная погрешность приборов не превышает ±1,5%.
Дифференциальный тягомер ДТ-2 предназначен для преобразования давления, разрежения, перепада давлений воздуха или неагрессивных газовых сред в пропорциональный этим изменениям сигнал переменного тока. Чувствительным элементом ДТ-2 является мембранная коробка. Одна из мембран коробки соединена с плунжером дифференциально-трансформаторного преобразователя. Верхний предел измеряемого давления 3 кПа (300 кгс/м2). ДТ-2 работает в комплекте с регуляторами, выпускаемыми Московским заводом тепловой автоматики.
Сильфонные дифманометры:
Сильфонные дифманометры предназначены для измерения расхода перепада давления жидкостей, пара, газа и измерения уровня. Приборостроительная промышленность выпускает более 30 моделей сильфонных дифманометров на предельные номинальные перепады от 100 Па до 0,10 МП а (от 10 кгс/м2 до 1,6 кгс/см2) для самопишущих (показывающих) дифманометров и до 0,63 МПа (6,3 кгс/см2) для бесшкальных дифманометров ДС-Э (ДС-П).
Выпускаемые сильфонные дифманометры могут быть без отсчетных устройств (бесшкальные), с электрическим (ДС-Э) или пневматическим (ДС-П) выходным сигналом; показывающие (ДСП) и самопишущие (ДСС), без выходного и с выходным электрическим или пневматическим сигналом. В дифманометры могут быть встроены интегрирующие или регулирующие устройства. Выпускаются дифманометры-расходомеры с автоматической коррекцией (ДСКС) по температуре и давлению. Чувствительным элементом, воспринимающим изменение измеряемого параметра сильфонного дифманометра, является сильфонный блок.
Рисунок 7
Сильфонный (рис. 7) блок имеет два сильфона 3 и 6, донышки которых жестко связаны между собой штоком 9. Внутренние полости сильфонов заполнены глицериновом смесью. Сильфонный блок расположен в двух камерах 1 и 8. К левой камере подводят большее давление, к правой -- меньшее. Под действием перепада давления, подводимого к дифманометру, плюсовой сильфон 3 сжимается и жидкость из его внутренней полости перемещается в полость минусового сильфона 6, что приводит к его растяжению и перемещению штока 9, который с помощью рычага 5, находящегося в постоянном контакте с ним, при своем перемещении закручивает торсионную трубку 4, поворачивая стержень (ось торсионного вывода), находящийся внутри трубки. Поворот оси торсионного вывода посредством тяг и рычагов передается на записывающую (показывающую) стрелку и при наличии интегратора -- на лекало интегратора.
Таким образом, измеряемый перепад давления в сильфонном блоке преобразуется в поворот оси торсионного вывода, а затем в перемещение стрелки (пера) прибора. В зависимости от предназначенного предела измерения в сильфонном блоке устанавливают необходимые диапазонные пружины 7. Силы, созданные перепадом давления, уравновешиваются силами упругих деформаций сильфонов 3 и 6, торсионной трубки 4 и винтовых цилиндрических диапазонных пружин 7. Сильфонный узел снабжен компенсатором температуры 2 в виде трех добавочных гофр, уменьшающим температурную погрешность, вызванную изменением объема жидкости при изменении температуры окружающей среды. Полости температурного компенсатора и рабочей части сильфона 3 сообщаются между собой. При изменении температуры окружающей среды избыточный объем жидкости, образующийся при расширении, будет перетекать в температурный компенсатор.
Сильфонные дифманометры показывающие (ДСП) и самопишущие (ДСС) могут быть различных моделей. В зависимости от модели в них могут встраиваться такие дополнительные устройства, как преобразователи с выходными токовым и пневматическим сигналами, интегрирующие, сигнальные устройства и др. Привод диаграммы самопишущих дифманометров может производиться от часового механизма или от синхронного двигателя.
Рисунок 8
На рис. 8 приведена кинематическая схема сильфонного самопишущего дифманометра-расходомера с дополнительной записью давления и с интегратором. Измеряемый перепад давления в сильфонном блоке 1 преобразуется в поворот оси торсионного вывода. Этот поворот с помощью рычага 14, шатуна 4, поводков 3 и 5, оси 7 передается на перо 8 и через рычаг 6 на лекало интегратора. Одновременно посредством дуговой манометрической пружины 13 измеряется рабочее (статическое) давление. Это давление через штуцер 10, подводящую трубку 11, основание 12 поступает в манометрическую пружину 13, вызывая перемещение ее свободного конца, которое через тягу 15, регулирующий поводок 2, ось 16 передается на перо 9, отклоняющееся пропорционально изменению давления. Показания расходомерной и манометрической части прибора записываются па дисковую диаграмму. Диаграмма вращается с помощью часового или электрического привода. Выпускаемые промышленностью дифманометры (ДСП, ДСС) имеют класс точности 1; 1,5.
Дифманометры сильфонные без отсчетных устройств (бесшкальные) с электрическим выходным сигналом (ДС-Э; ДС-ЭР) или с пневматическим выходным сигналом (ДС-П) входят в унифицированную систему электрических или пневматических взаимозаменяемых датчиков ГСП и используются в комплекте со вторичными приборами КВУ, КСУ (ДС-Э, ДС-ЭР) и вторичными приборами, работающими от пневматического сигнала 0,02-0,1 МПа. Дифманометры ДС-Э, ДС-ЭР имеют электросиловой линейный (ДС-Э) и квадратичный (ДС-ЭР), а дифманометры ДС-П -- пневмосиловой передающий преобразователь. Бесшкальные дифманометры предназначены для непрерывного преобразования перепада давления, уровня или расхода газов, паров и жидкостей в электрический токовый или пневматический сигнал дистанционной передачи.
Рисунок 9
Рисунок 10
Дифманометр с электрическим преобразователем состоит из электросилового преобразователя 2 и измерительного блока 1 (рис. 9). Измерительный блок (рис. 10) имеет две камеры: «плюсовую» и «минусовую». Чувствительными элементами измерительного блока являются сильфоны 1 и 6, изготовленные из стали. Внутренняя полость узла чувствительного элемента заполнена кремнийорганической жидкостью. Сильфоны 1 и 6 с одной стороны жестко связаны с основанием 2, а с другой -- с клапанами 9 и 7, соединенными между собой стяжкой 8. Упругая лента, приваренная к стяжке и прикрепленная к рычагу 3, передает на него усилие, развиваемое сильфонами под действием перепада давления. Вывод рычага 3 уплотнен с помощью мембраны 4. При нормальных условиях работы измерительного блока клапаны 9 и 7 открыты. При перегрузке со стороны плюсовой или минусовой камеры одни из клапанов под действием перегрузочного давления закрывается, что предохраняет сильфоны от разрушения. При изменении перепада давления, усилие передается через рычаг 3 и тягу 5 на передающий преобразователь, закрепленный на измерительном блоке. Преобразователь выдает вторичному прибору унифицированный токовый сигнал, пропорциональный измеряемому параметру (принцип работы преобразователя аналогичен описанному ранее). Класс точности бесшкальных приборов 0,6; 1; 1,5.
2. Микропроцессорные устройства
В этой части реферата я рассмотрю микропроцессорные устройства, которые используются для измерения, в нашем случае, давления, а так же каналы связи, используемые в этих устройствах.
Начну с рассмотрения микропроцессорных манометров с тензопреобразователями «Метран-100» и зарубежных фирм типа ST3000, SITRANS P (фирм Honeywell, Siemens и др.) помимо аналогового выходного сигнала имеют на выходе интерфейс RS-232, RS-485, Profibus, HART протоколы, что обеспечивает их работу с ПВМ и в микропроцессорных сетях.
Интеллектуальные преобразователи давления «Метран-100» помимо унифицированного токового сигнала могут иметь на выходе цифровой сигнал, соответствующий HART протоколу, который я рассмотрю ниже. Структурная схема преобразователя «Метран-100» представлена на рис.11.
Рисунок 11
В измерительном блоке (сенсоре) помимо чувствительного элемента размещена плата АЦП, на которой дополнительно находится источник опорного напряжения ИОН и ПЗУ. В последнее записываются информация о измерительном блоке и коэффициенты коррекции, рассчитанные по экспериментальным характеристикам. Такое выполнение измерительного блока обеспечивает его взаимозаменяемость и позволяет стыковать с последующим электронным блоком, который включает микропроцессор МП, ПЗУ, ЦАП, HART-модем, блок цифровой индикации ЦИ. Микропроцессор производит линеаризацию характеристики чувствительного элемента, изменение диапазона выходного сигнала, температурную коррекцию и пр. Настройка преобразователя и изменение его конфигурации производится с ПК, подключенного через HART-модем М к цепи, или с HART коммуникатора К, изображенных на рис. 12.
Рисунок 12
Эти устройства могут находиться на расстоянии до 3000 м от первичного преобразователя давления ПД.
Режим эксплуатации преобразователя давления, изображенный на рис. 12а, является гибридным, поскольку к выходу преобразователя подключены устройства, работающие с токовым (КСУ) и цифровым (К, ПК) сигналами. Питание в цепь подается от блока питания (БП). При работе в цифровом многоточечном режиме, изображенном на рис. 12б, преобразователь получает и передает информацию только в цифровом виде. Токовый сигнал со значением 4 мА остается постоянным и не меняется при изменении давления. К токовой петле могут подключаться до 15 преобразователей. Каждый из них работает в режиме «главный-подчиненный», являясь подсиненным и передающим информацию по запросу главного ПК (мастер) или коммуникатора. У этих преобразователей предел приведенной погрешности составляет при возможности перенастройки диапазонов измерения до 25:1. Ряд преобразователей давления «Метран-100» имеет те же пределы измерения, что и преобразователи «Сапфир-22» приведенные на рисунке рис. 13.
Рисунок 13
Основное достоинство приборов давления с тензопреобразователями - использование малых деформаций чувствительных элементов, что повышает их надежность и стабильность характеристик, а так же обеспечивает виброустойчивость. При осуществлении тщательной температурной компенсации предельная приведенная погрешность приборов составляет
Теперь я рассмотрю несколько протоколов, с помощью которых устанавливается связь на сетевом уровне с ПК, другими приборами, и т.д.
Первый протокол, который я рассмотрю, носит название HART-протокол. Это способ передачи цифровой информации разработан фирмой Rosemount и занимает промежуточное положение между токовым и чисто цифровым сигналами. В нем осуществляется цифровое усовершенствование токовой петли 4…20 мА за счет использования частотной модуляции токового выходного сигнала измерительных преобразователей. На сигнал 4…20 мА накладываются импульсы переменного тока, причем один период с 1200 Гц соответствует логической единице, а 2200 Гц - логическому нулю.
Рисунок 14
Среднее значение наложенных синусоид равно нулю и не влияет на токовый сигнал. Скорость передачи данных невысока и составляет 1.2 кбит/с, время обновления 2-3 раза в секунду, сопротивление нагрузки 230…1100 Ом, к одной цепи может подключаться до 15 устройств.
Второй интерфейс RS-232 является наиболее простым среди RS-интерфейсов. В нем источник и приемник сигналов имеют заземленную точку. Информация передается в виде двухполярных сигналов, единице соответствует -3…-15 В, а нулю от 3…15 В. Недостаток этого способа передачи сигнала - низкая помехозащищенность, что приводит к ограничению длины линии связи до 15 м. Скорость передачи составляет несколько десятков килобод, линия связи соединяет источник сигнала с одним приемником.
И наконец, третий интерфейс - RS-485. Он ориентирован на симметричные дифференциальные линии связи, что обеспечивает возможность использования линий длинной до 1200 м, при скорости передачи информации от 100 до 10000 кбод. Для увеличения длины линии и числа подключаемых устройств, используются специальные повторители. В качестве линий связи применяется витая экранированная пара с подключением на каждый сегмент без повторителя 32 устройств. Возможно использование оптического кабеля.
Заключение
Таким образом, в данной работе были рассмотрены основные виды жидкостных манометров, а так же мембранные и сильфонные дифманометры. Во второй части реферата были рассмотрены устройства на микропроцессорах, так же были рассмотрены каналы передачи данных, используемые в данных устройствах.
Список литературы
1. Иванова Г.М. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов / Г.М. Иванова, Н.Д. Кузнецов, В.С. Чистяков. - 2-е изд., перераб. и. доп. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 460с., ил.
2. Старостин В.Л. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Стройииздат, 1980.-- 287 е., ил.
3. С.А. Зайцев и др. Метрология, стандартизация и сертификация в энергетике: учеб. пособие для студ. сред. проф. образования -- М.: Изд. центр «Академия», 2009
4. Пономарев С.В. Метрология, стандартизация, сертификация: учебник для вузов -- Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010
5. Марусина М.Я. и др. Основы метрологии, стандартизации и сертификации: Учебное пособие -- СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009
6. Пронкин Н.С. Основы метрологии. Практикум по метрологии и измерениям -- М.: Логос; Университетская книга, 2007.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Виды давления, классификация приборов для его измерения и особенности их назначения. Принцип действия мановакуумметров, характеристика их разновидностей. Многопредельные измерители и преобразователи давления. Датчики-реле давления, виды манометров.
презентация [1,8 M], добавлен 19.12.2012Применение, устройство и принцип действия приборов для измерения давления: барометр-анероид, жидкостный и металлический манометр. Понятие атмосферного давления. Загадки об атмосферных явлениях. Причины различия в показателях давления с ростом высоты.
презентация [524,5 K], добавлен 08.06.2010Средства измерения температуры. Характеристики термоэлектрических преобразователей. Принцип работы пирометров спектрального отношения. Приборы измерения избыточного и абсолютного давления. Виды жидкостных, деформационных и электрических манометров.
учебное пособие [1,3 M], добавлен 18.05.2014Магнитоэлектрические измерительные механизмы. Метод косвенного измерения активного сопротивления до 1 Ом и оценка систематической, случайной, составляющей и общей погрешности измерения. Средства измерения неэлектрической физической величины (давления).
курсовая работа [407,8 K], добавлен 29.01.2013Атмосфера, единицы измерения давления воздуха. Барическая ступень и градиент. Барометрическая формула Лапласа. Приборы для измерения атмосферного давления, его изменчивость и влияние на погоду, приведение к уровню моря с помощью таблиц. Плотность воздуха.
контрольная работа [45,3 K], добавлен 04.11.2014Основные понятия и виды давления, его физические параметры и единицы измерения для жидкой и газообразной среды. Назначение манометров и измерительных преобразователей, особенности их эксплуатации. Характеристика основных методов преобразования давления.
курсовая работа [457,5 K], добавлен 14.07.2012Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Распределение гидростатического давления. Приборы для измерения давления. Сила гидростатического давления на плоские стенки и на криволинейную поверхность.
курс лекций [449,2 K], добавлен 20.12.2011Рассмотрение основных методов измерения электрической мощности и энергии в цепи однофазного синусоидального тока, в цепях повышенной и высокой частот. Описание конструкции ваттметров, однофазных счетчиков. Изучение особенностей современных приборов.
реферат [1,5 M], добавлен 08.01.2015Понятие и источники теплового излучения, его закономерности. Классификация пирометрических методов и приборов измерения температур. Устройство и принцип работы пирометра типа ОППИР-09, методика проведения его поверки, возможные поломки и их ремонт.
курсовая работа [794,4 K], добавлен 02.12.2012Классификация средств измерений и определение их погрешностей. Рассмотрение законов Ньютона. Характеристика фундаментальных взаимодействий, сил тяготения и равнодействия. Описание назначений гравиметров, динамометров, прибора для измерения силы сжатия.
курсовая работа [323,0 K], добавлен 28.03.2010
