Определение абсолютной и относительной погрешности измерения

В) Находим поправку к показаниям прибора по формуле:

σ= ХД - ХП

σ= 520 – 500=20 С

г) Находим приведенную погрешность по формуле:

где – нормирующее значение  (обычно диапазон показаний или диапазон измерений), которое с погрешностью ее определения принимают за истинное значение.

2.Определить основную  погрешность измерения манометра  класса точности  0,5,имеющим шкалу деления от 0 до 300 кгс/см2.

А)Для прибора с нулевой отметкой шкалы абсолютная основная погрешность равна

,

где  К – класс точности прибора, ХN – нормирующее значение, равное верхнему пределу показаний прибора.

     Δ=±(0,5*300)/100=1,5

Б) Приведенная основная погрешность прибора равна:

.

γ=± 0,5

3. Определить для манометра из предыдущего примера допустимую относительную погрешность при измерении давления 250 кгс/см2.

Относительная – отношение абсолютной погрешности к показанию прибора, %:

4. Определить основную погрешность прибора  класса точности 1.5 для измерения температуры (С)  имеющего шкалу деления от 600 до 1100 С.

А) Для приборов, имеющих шкалу с подавлением нуля, дополнительно учитывается погрешность показаний на начальной отметке шкалы. Для этих приборов абсолютная основная погрешность

где Е ─ диапазон шкалы прибора; D ─ диапазон подавления (нижний предел измерения прибора); d ─ значение поправки на подавление нуля (для приборов класса 0,5 d= 0,10; для классов 0,5 и 1,0 d= 0,15; для класса 1,5 d= 0,25).

ΔП=±(1.5*500)/100+(0,25*600)/100= ±9%

Б) Приведенная основная погрешность приборов с подавлением нуля определяется выражением

γп= ±(1.5+(0,25*600)/500=±1.8%

5. Определить принадлежность к эксплуатации прибор класса точности 1.5, для измерения температуры (С) со шкалой от 200 до 600 С. Если при стендовой поверки найдено его максимальная абсолютная погрешность Δ=+10С.

А) Для приборов, имеющих шкалу с подавлением нуля, дополнительно учитывается погрешность показаний на начальной отметке шкалы. Для этих приборов абсолютная основная погрешность

где Е ─ диапазон шкалы прибора; D ─ диапазон подавления (нижний предел измерения прибора); d ─ значение поправки на подавление нуля (для приборов класса 0,5 d= 0,10; для классов 0,5 и 1,0 d= 0,15; для класса 1,5 d= 0,25).

Δп = ±(1.5*400)/100 + (0,25*200)/100= 6.5 С

Вывод: При  стендовой поверке максимальная абсолютная погрешность измерения показала Δ=±10С, а посчитанное значение составило Δп= 6.5 С. Погрешность не может превышать допустимое посчитанное значение. От сюда следует, что прибор не пригоден для эксплуатации.

6. Определить вариацию показаний прибора со шкалой от 0 до 200 С для измерения температуры на отметке шкалы 80С .При возрастании  температуры и установлении стрелки поверяемого прибора на отметке шкалы 80 С показания образцового прибора  были ХД(восх)= 79 С, при снижении температуры  от 100 С и установлении стрелки поверяемого прибора на отметке 80 С показания образцового прибора были ХД (нисх)=80,8 С.

Вариация - разность показаний прибора при прямом и обратном ходе указателя для одного и того же значения измеряемой величины, %.

Знак вариации не учитывается.

7. Виды термоэлектродных матерьялов и термопар.

Термоэлектродные материалы :

При производстве термоэлектродов термопар используют хромель Т, алюмель, копель, медь, константан, сплавы вольфрама, рения, молибдена и ряд других материалов.

Для изготовления термоэлектродных удлинительных проводов и кабелей применяют медь, константан, хромель К, алюмель, копель и другие различные сплавы.

С целью улучшения механических и термоэлектрических свойств проводов токопроводящие жилы изготавливают из отожженной проволоки. 

Медь — один из главных материалов для токопроводящих жил вследствие ее высокой электропроводимости и пластичности. Механические и электрические свойства меди находятся в большой зависимости от глубины термической обработки.

Хромель применяется двух типов: хромель Т для термопарных и хромель К для удлинительных проводов и кабелей. Минимальные температуры длительного (от нескольких сотен часов) и кратковременного (до 100 часов) применения хромелевых термоэлектродов зависят от диаметра проволоки. Это связано с тем, что в окислительной среде на поверхности проволоки появляются окислы хрома, вследствие чего термоэлектрический потенциал хромеля снижается, что приводит к уменьшению термо-ЭДС термопары. Наиболее сильно этот эффект проявляется у термоэлектродов малого диаметра.

Алюмель. С изменением температуры среды физико-механические и электрические свойства алюмелевой проволоки значительно меняются. Так, с увеличением температуры проводимость алюмелевой проволоки уменьшается.

Копель применяется в термоэлектродных проводах и кабелях в сочетании со сплавом хромель и медью. Копелевая проволока имеет достаточно высокие механические свойства, характеризуется более низкой жаростойкость, чем хромель и алюмель. С ростом температуры электрическое сопротивление копели меняется, а с увеличением степени отжига оно падает.

Константан применяется в основном в удлинительных проводах и кабелях. Характерная особенность константана — незначительный температурный коэффициент сопротивления α. Практически он применяется равным нулю, что является достоинством сплава.

Виды термопар:

Преобразователи термоэлектрические - термопары

Термопреобразователь (преобразователь, датчик температуры) – это средство измерения (прибор), преобразующий измеряемую температуру в сигнал (НСХ) для последующей передачи, обработки или регистрации средствами автоматизации ТП.

В данном разделе представлены следующие виды и марки поставляемых  преобразователей термоэлектрические (термопар) – ТП (ТХА, ТХК, ТПП, ТПР, ТЖК, ТВР и др): 
ТП (ТХА, ТХК)-2088,-2388,-2187,-2188,-1085,-2488,-0195(0295, 0395),-0188(0198, 0199); 
ТП008(ТХА, ТХК-008); 
ТПК, ТПL-005,-004,-001, 
ТХА(ТХК)-1…18; 
ТПП(ТПР)-023,-178, 
ТТПП, ТТПР-53. 
 

Виды и марки преобразователей термоэлектрических (термопар) – ТП.

НСХ термопреобразователей - ТП: ТХК(L), ТХА(K), ТПП(S,R), ТПР(B), ТЖК(J), ТНН(N), ТВР(A-1,2,3), ТМК(T).

ТХК - Преобразователь термоэлектрический (термопара ХК - хромель-копель (L)), диапазон измерения температуры -200…+600С (мах 800С)). 
ТХА - Преобразователь термоэлектрический (термопара ХА - хромель-алюмель (K)), диапазон измерения температуры -200…+1100С (мах 1300С)). 
ТПП - Преобразователь термоэлектрический (термопара ПП - платина-платина (S,R)), диапазон измерения температуры 0…+1300С (мах 1700С)). 
ТПР - Преобразователь термоэлектрический. (термопара ПР - платина-родий (B)), диапазон измерения температуры +600…+1600С (мах +200…1800С)). 
ТЖК - Преобразователь термоэлектрический. (термопара ЖК - железо-константан (J)), диапазон измерения температуры -40…+800С (мах -200…+1200С)). 
ТВР - Преобразователь термоэлектрический (термопара ВР – вольфрам-родий (A)), диапазон измерения температуры – А1(мах 0…+2500С), А2(мах 0…+1800С), А3(мах 0…+1600С)). 
ТНН - Преобразователь термоэлектрический (термопара – НН(N)), диапазон -200…+1100С (мах 1300С). 
ТМК - Преобразователь термоэлектрический (термопара - МК(T)), диапазон -200…+400С.

ТП(ТХА, ТХК)-2088, ТП-2388, ТП-2187, ТП-1085, ТП-2488, ТП-0195(0295, 0395), ТП-0188(0198, 0199). 
ТП-008 (тип A,B,C,D,E,F,G,I,K,L,M,N,P) – преобразователи термоэлектрические ТХА-008, ТХК-008. 
ТПК, ТПL-005 - преобразователи термоэлектрические (термопары) с коммутационной головкой (ТПК, ТПL-015, 025, 035, 045, 055, 065, 075, 085, 095, 105, 115, 125, 135, 145, 155, 165, 175, 185, 195, 205, 215, 265, 275, 285, 295, также 2ТПК, 2ТПL). 
ТПL-004 - преобразователи термоэлектрические с термопарным кабелем (ТПL-054, 064, 074, 084, 094, 104, 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184, 194, 204, также 2ТПL). 
ТПК, ТПL-001 - преобразователи термоэлектрические (термопары) поверхностные в мягкой изоляции (ТПК, ТПL-011, 021, 031, 041). 
ТХА, ТХК-1…18 - Термопреобразователи температуры термоэлектрические (термопары). 
ТТПП-53, ТТПР-53 – высокотемпературные термопреобразователи (ТТПП-53 до 1300С, ТТПР-53 от 600 до 1600С). 
ТПП-023, ТПР-023 – высокотемпературные термопреобразователи в корундовой соломке (аналог ТПП/Р-1888). 
ТПП-178, ТПР-178 - высокотемпературные термопреобразователи в корундовом чехле (аналог ТПП/Р-1788).

Монтажная и установочная армаура для термопар

Бобышки БП, БС, БП 
(бобышки предназначены для установки на месте эксплуатации термопреобразователей и защитных гильз). 
Гильзы защитные ГЗ-015, ГЗ-016, ГТ-015, ГЗ-6,3/25/50 
(гильза защитная предназначена для установки термопреобразователей на объектах и обеспечивает их защиту от воздействия давления рабочей среды). 
Штуцер передвижной ШП 
(штуцера передвижные предназначены для крепления и регулирования глубины погружения термопреобразователей в зоне измеряемых температур).

Провода и кабели для термопар

Кабели термоэлектродные (кабель компенсационный термопарный КТК, КТL); 
Провода монтажные и термоэлектродные. 

Д0П0ЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФ0РМАЦИЯ:

Термоэлектрические преобразователи (ТП) – термопары (ТХК(L), ТХА(K), ТПП(S,R), ТПР(B), ТЖК(J), ТНН(N), ТВР(A-1,2,3), ТМК(T)).

Термопара (термоэлектрический преобразователь) типа ТХА, ТХК, ТПП, ТПР и др. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») термопары подключаются к входу вторичного прибора (измерителя-регуляторова темперауры). Принцип действия термопар основан на том, что при разности температур «рабочего» («горячего») и «холодного спаев» в цепи термоэлектрического преобразователя (термопары) начинает самогенерироваться (вырабатываться) термо-ЭДС, имеющая для каждого вида термопар (ТХА, ТХК, ТПП, ТПР и др.) определенную зависимость от температуры – НСХ (номинальная статическая характеристика – ХА, ХК и пр.), которая является выходным сигналом термопреобразователя и воспринимается регистрирующими приборами, как входной сигнал.

Поскольку термо-ЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях. 
В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами, предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов, что и термопара. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур эксплуатации. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо строго соблюдать полярность. 
Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора линию связи прибора с датчиком рекомендуется экранировать. В качестве экрана может быть использована в т.ч. заземленная стальная труба. 
При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Рекомендуемые параметры линии соединения датчика (термоэлектрического преобразователя - термопары) с вторичным прибором (измерителем – регулятором температуры):  
Конструктивное исполнение линии – термоэлектрический компенсационный кабель. 
Максимальная длина линии – до 20 метров. 
Максимальное сопротивление линии – до 100 Ом.

Вторичные приборы: измерители-регуляторы температуры.

Термопреобразователи (термометры сопротивления, термопары, датчики с унифицированным выходным сигналом (мА, В), являясь первичными приборам (датчиками) измерения температуры, выдают сигнал (НСХ, мА, В) воспринимаемый вторичными приборами измерения и контроля – измерителями-регуляторами и регистраторами температуры. 
Простые измерители-регуляторы температуры состоят из следующих функциональных блоков:  
входы - служат для подключения к прибору различных типов датчиков; блок обработки входного сигнала - включает коррекцию показаний датчиков, цифровые фильтры, вычислители дополнительных величин (разности, отношения и т. п.); 
логические устройства (ЛУ) –формируют управляющие сигналы для выходных устройств;  
выходные устройства (ВУ) - служат для передачи регистрирующих или управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

 Список используемой литературы:

1. Электротехника и электроника, Немцов М.В. Немцова М.Л. 2007

2. Автор: В. Ю. Шишмарев Высшее профессиональное образование. Бакалавриат, 2012        

3. Под редакцией М. Г. Зименкова, Г. В, Розенберга, Е. М. Феськова. Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ , МОСКВА 1983