Епанчинцева О.М. Технические измерения и приборы

Подождите немного. Документ загружается.

независимых и соизмеримых случайных погрешностей (n > 4), подчиняется

нормальному закону распределения.

Таким образом, нижняя и верхняя границы интервала, в котором с

доверительной вероятностью Р, равной 0,95, находится погрешность ИК,

определяется по формуле [17]

Компоненты, входящие в состав ИК температуры, начиная с n = 2

располагаются в кондиционируемых помещениях, т.е. находятся в нормальных

условиях:

Температура окружающего воздуха .............. 20±5°С

Относительная влажность воздуха ................. 60±20%

Атмосферное давление...................................... 101±10 кПа

Расчет погрешности измерительного канала температуры

Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности

ИК температуры определяется: [17]

[ ]

2222222

ТПЛСНПГрНПМНМКБАЦП

δδδδδδδ

σδξ

++++++

=±

где

ТП

— основная погрешность термоэлектрического преобразователя,

определяемая по ГОСТ Р50431 -92;

∆

= 0,0075 х 600°С = 4,5°С;

4,5

100%0,75%

600

ТП

δ=±=

ЛС

— дополнительная погрешность от отклонения термо-ЭДС

термоэлектродных проводов от номинальной по ГОСТ 24335-80;

0,15

ЛС

Е∆=

Мв что соответствует

3,8

tЛС

∆=±

3,8

100%100%0,6%

600

ЛС

tЛСС

∆

=±=±=±

НП

— основная погрешность измерительного преобразователя типа Ш-79,

0,4%

НП

δ =±

;

ГрНП

— основная погрешность группового нормирующего преобразователя,

0,1%

ГрНП

δ =±

;

МН

— основная погрешность модуля нормализации,

0,2%

МН

δ =±

;

МКБ

— основная погрешность модуля коммутации бесконтактного,

0,5%

МКБ

δ =±

;

АЦП

— основная погрешность аналогово-цифрового преобразователя,

0,5%

АЦП

δ =±

Таким образом, среднее квадратическое отклонение суммарной погрешности

ИК температуры составит:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

[ ]

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2222222

0,750,60,40,10,20,50,5

МКБАЦП

σδξ

++++++

=±

[

]

0,74%

σδξ =±

Предельно допускаемое значение погрешности ИК температуры вычисляется

(

)

()

0,960,741,45%

ИКНВ

δ =±×=±

Принимается значение нижней (верхней) границы доверительного интервала,

в котором с вероятностью Р, равной 0,95, находится погрешность ИК

температуры:

()

1,5%

ИКНВ

δ =±

В зависимости от номинального значения сопротивления при 0

С (

R )и

номинального значения отношения сопротивлений W

100

условное обозначение

номинальной статической характеристики преобразования (НСХ) должно

соответствовать указанному в таблице 10.

Таблица 10

Тип ТС

Номинальное

значение

сопро-

тивления при

С (

R ), Ом

Условное обозначение номинальной статической

характеристики

преобразования (НСХ)

в народном

хозяйстве СНГ

международное

Платиновый

(ТСП)

100

=1,3850 W

100

=1,3910

1 1П Pt 1 Pt` 1

10 10П Pt 10 Pt` 10

50 50П Pt 50 Pt` 50

100 100П Pt 100 Pt` 100

500 500П Pt 500 Pt` 500

100

=1,4260 W

100

=1,4280

10 10М Cu 10 Cu` 10

50 50М Cu 50 Cu` 50

100 100М Cu 100 Cu` 100

100 100Н Ni 100

По требованию потребителя допускается изготовлять ТС, технические

параметры которых отличаются от требований настоящего стандарта в части

индивидуальной статической характеристики, нового материала ЧЭ,

унифицированного выходного сигнала и других индивидуальных

особенностей. 5.1 ТС следует изготовлять в соответствии с требованиями

настоящего стандарта, технических условий на ТС конкретных типов по

рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

Основные характеристики ТС должны соответствовать приведенным в таблице

11.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Та б л и ц а 11

Тип ТС

Наименование характеристик,

размерность

Значение характеристик

Платиновые (ТСП)

Диапазон измеряемых температур,

-260…850 (1100 – для

единичного производства)

Класс допуска А, В, С

Предел допускаемого отклонения

сопротивления от НСХ для классов

допуска,

(

)

t002.015.0 +±

от -220 до +850

(

)

t005.03.0 +±

от -220 до +1100

(

)

t008.06.0 +±

от -100 до +300

от 850 до 1100

Медные (ТСМ)

Диапазон измеряемых температур,

-200…+200

Класс допуска А, В, С

Предел допускаемого отклонения

сопротивления от НСХ для классов

допуска,

(

)

t002.015.0 +±

от -50 до +120

(

)

t0035.025.0 +±

от -200 до +200

(

)

t0065.05.0 +±

от -200 до +200

Никелевые (ТСН)

Диапазон измеряемых температур,

-60…+180

Класс допуска С

Предел допускаемого отклонения

сопротивления от НСХ для классов

допуска,

(

)

t00165.03.0 +±

от -60 до +0

(

)

t008.03.0 +±

от 0 до +180

Примечания

значение измеряемой температуры,

С.

2 Допускаемые отклонения сопротивления от НСХ ТС для измерения температуры

ниже минус 220

С и поверхностных ТС устанавливаются в технических условиях на

ТС конкретного типа.

3 Рабочий диапазон конкретного типа ТС может включать часть диапазона

измеряемых темпера

тур, а также может быть дифференцирован по классам допуска

ТС. Кроме рабочего диапазона в технических условиях (далее -

ТУ) на ТС конкретного

типа может устанавливаться номинальное значение температуры применения.

4 ТС, имеющие только два внутренних соединительных провода (см. 5.7) и

предназначенные для использования только с двумя внешними соединительными

проводами, не относятся к классу допуска А.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Измерительный ток, вызывающий изменение сопротивления ТС при 0

С не

более 0,1% его номинального значения, следует выбирать из ряда: 0,1; 0,2; 0,5;

1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10,0; 20,0; 50,0 мА и указывать в ТУ на ТС конкретного типа.

Допускаемое отклонение сопротивления ТС при 0

С (

R ) от номинального

значения не должно превышать значений, указанных в таблице 12.

Таблица 12

Тип ТС

Допускаемое отклонение сопротивления от номинального

значения при 0

С, %, для класса допуска

В С

Платиновый (ТСП)

Медный (ГСМ)

Никелевый (ТСН)

0,05

0,1

0,2

0,24

Значения W

100

, определяемые как отношение сопротивления ТС при 100 0

(

R ) к сопротивлению при 0

С (

R ), должны соответствовать значениям,

приведенным в таблице 13.

Таблица 13

Тип ТС Класс допуска;

Номинальное значение

100

Наименьшее

допускаемое

значение W

100

Платиновый (ТСП)

1,3850

1,3910

1,3845

1,3905

1,3850

1,3910

1,3840

1,3900

1,3850

1,3910

1,3835

1,3895

Медный (ТСМ)

1,4260

1,4280

1,4255

1,4275

1,4260

1,4280

1,4250

1,4270

1,4260

1,4280

1,4240

1,4260

Никелевый (ТСН) С 1,6170 1,6130

Наибольшее допускаемое значение W

100

не ограничивается.

Примечание — Периодичность поверки следует устанавливать согласно требованиям ГОСТ 8.513.

Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ преобразования, выраженные

в температурном эквиваленте для разных типов термопар в зависимости от

диапазона рабочих температур (ГОСТ Р 8.585-2001) приведены в таблице 14

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица14

Обозначение

промышленного

термопреобразо-

вателя

Обозначение

типа термопары

по [4]

Класс допуска

Диапазон

измерений,

Пределы

допускаем

ых

отклонени

й ТЭДС от

НСХ t

∆

ТПП S, R

От 0 до 600

Св. 600 до 1600

1,5 0,0025

От 0 до 1100

Св. 1100 до 1600

1,0

1,0+0,003(

-1100)

ТПР В

От 600 до 800

Св. 800 до 1800

4,0

0,005

От 600 до 1800 0,0025

ТХК L

От -200 до -100

Св. -100 до +100

1,5+0,01|

2,5

От -40 до +360

Св. 360 до 800

2,5

0,7+0,005

ТХКн

От -200 до -167

Св. -167 до +40

0,015|

2,5

От -40 до +333

Св. 333 до 900

2,5

0,0075

От -40 до +375

Св. 375 до 800

1,5

0,004

ТХА,

ТНН

K, N

От -250 до -167

Св. -167 до +40

0,015|

2,5

От +40 до +333

Св. 333 до 1300

2,5

0,0075

От -40 до +375

Св. 375 до 1300

1,5

0,004

ТМК Т

От -200 до -66

Св. -66 до +40

0,015|

1,0

От -40 до +135

Св. 135 до 400

1,0

0,0075

От -40 до +125

Св. 125 до 350

0,5

0,004

ТЖК J

От 0 до 333

Св. 333 до 900

2,5

0,0075

От -40 до +375

Св. 375 до 750

1,5

0,004

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ТМК М —

От -200 до 0

Св. 0 до 100

1,3+0,001|

1,0

ТВР

А-1,

А-2,

А-3

3 От 1000 до 2500 0,007

От 1000 до 2500 0,005

Окончание таблицы 14

- значение измеряемой температура,

С;

2. Пределы допускаемого отклонения ТЭДС термопар

∆

рассчитывается по формуле

tE ∆=∆ ,

где t

∆

- предел допускаемого отклонения ТЭДС термопары от НСХ преобразования, ,

С;

- чувствительность термопары, рассчитанная для измеренного значения температуры,

⋅

мВ

1−

Погрешность первичных преобразователей температуры: термопар и

термометров сопротивления иностранных фирм нормируется :

Для термопар и термометров сопротивления нормируется абсолютная

погрешность. Погрешность первичных преобразователей температуры

регламентирована отечественными (германскими) стандартами,

международными стандартами, а также фирменными нормами. Среди

международных стандартов следует выделить стандарты Международной

электротехнической комиссии (МЭК) и стандарты Европейского Союза. Эти

стандарты носят рекомендательный характер, однако ведущие фирмы-

изготовители, как правило, соблюдают их. Германские стандарты мы узнаем по

DIN, стандарты МЭК- по аббревиатуре IEC (International Electronechnical

Commission) Стандарты Евросоюза – по аббревиатуре ЕN.

Для термометров сопротивления ситуация довольно простая: в

соответствии со стандартом EN 60751 и стандартом МЭК IEC 60751

установлено два класса точности: А и В. Кроме того, имеются

«промежуточные» классы согласно фирменным нормам: ½ класс В» и 1/3 класс

В». Допускаемая погрешность для этих четырех классов точности представлена

ниже.

Класс точности Допускаемая погрешность,

А 0,15 + 0,0020 t×

1/3 В 0,10 + 0,0035 t×

1/2 В 0,15 + 0,0040 t×

В 0,30 + 0,0050 t×

Значения допускаемой погрешности для термометра сопротивления Pt100

представлены в табл.15

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 15

Температу

ра,

Сопротивле

ние, ОМ

Допускаемая погрешность,

Класс В 1/2 В 1/3 В Класс А

0 100,00 0,30 0,15 0,10 0,15

100 138,51 0,80 0,55 0,45 0,35

200 175,86 1,30 0,95 0,80 0,55

300 212,05 1,80 1,35 1,15 0,75

400 247,09 2,30 1,75 1,50 0,95

500 280,98 2,80 2,15 1,85 1,15

600 313,71 3,30 - - -

При выборе типа термометра температура сопротивления потенциальный

заказчик должен ознакомиться с техническими спецификациями и выяснить,

какие исполнения по классу точности (или по погрешности) имеют различные

типы термометров. Например для стандартных термометров сопротивления

предусмотрены два класса точности: А и В. При этом класс точности «В»

относится ко всему диапазону измерения, а для термометров сопротивления

класса точности «А» оговариваются два фактора:

- трех- или четырехпроводная схема подключения термометра;

- интервал измерения не более 250

Таким образом, при заказе стандартного термометра сопротивления класса

точности «А» потенциальный пользователь должен указывать диапазон

измерения (с интервалом не более 250

С)

Для специальных термометров сопротивления SensyTempQuick ,

предназначенных для монтажа на технологическом оборудовании (машинах и

аппаратах)и отличающихся компактностью, повышенной вибростойкостью, а

также простотой и удобством присоединения кабеля, для диапазона измерения -

40…200

С предусмотрен лишь один класс точности «В» при трехпроводной

схеме подключения.

Для поверхностных термометров сопротивления SensyTemp HY R ,

предназначенных для измерения температуры плоских поверхностей, для

диапазона измерения -40 …140

С предусмотрен лишь класс точности «А» при

двухпроводной схеме подключения термометра.

Рассмотрим теперь ситуацию с термометрами. В соответствии со

стандартом EN 60584 и стандартом МЭК IEC 60584 установлено три класса

точности: 1, 2 и 3. Значение погрешности, определяемое классом точности,

зависит от типа термопары.

Допускаемая погрешность для этих трех классов точности и для наиболее

применяемых типов термопар представлена в табл. 16

Таблица 16

Тип термопары Класс точности

Допускаемая погрешность

(абсолютное значение)

J (Fe-CuNi)

K (NiCr-Ni)

N(NiCrSi-NiSi)

E NiCr-CuNi)

Большее значение из двух:

1,5

С или 0,004 (t)

Большее значение из двух:

2,5

С или 0,0075 (t)

S (Pt10Rb-Pt) 1 Большее значение из двух:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

R (Pt13Rb-Pt) 1

С или 1+0,003 (t-1100

С)

S (Pt10Rb-Pt)

R (Pt13Rb-Pt)

B (Pt3-Rb-Pt6Rb)

Большее значение из двух:

1,5

С или 0,0025 (t)

B (Pt3-Rb-Pt6Rb) 3

Большее значение из двух:

С или 0,0050 (t)

В отдельных случаях для термопары более высокого класса точности

может устанавливаться ограничение температуры. В табл. 17 представлены

значения верхнего предела измерения в зависимости от типа термопары и ее

класса точности.

Таблица 17

Тип Термопары Класс точности

Верхний предел измерения,

J (Fe-CuNi)

750

K (NiCr-Ni)

N(NiCrSi-NiSi)

1000

1200

E NiCr-CuNi)

800

900

S (Pt10Rb-Pt)

R (Pt13Rb-Pt)

1600

B (Pt3-Rb-Pt6Rb)

1800

Как и в случае с термометрами сопротивления, при выборе температуры

следует выяснить, какие классы точности имеет тот или иной тип термопары.

Например, термопары SenstTemp ST B с керамической изоляцией и

металлической защитной гильзой, предназначенные для измерения

температуры в процессах горения, комплектуются чувствительным элементом

типа К. Эти термопары выпускаются с классом точности 1 (температура

применения до 1000

С) и с классом точности 2 (температура применения до

1200

С). Термопары аналогичного назначения SenstTemp ST P с керамической

изоляцией и керамической защитной гильзой выпускаются в следующих

исполнениях: - тип S (Pt10Rb-Pt), класс точности 1 или 2, температура

применения до 1600

С; тип B (Pt3-Rb-Pt6Rb), класс точности 2 или 3,

температура применения до 1800

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Устройства для получения, обработки и передачи информации

Основой всех систем управления являются информационные процессы,

протекающие в них. Процессы управления в организованных системах

(например, производственные процессы) следует рассматривать как процессы

формирования информации, которые характеризуют состояние данных

объектов и преобразуют в новую информацию, необходимую для управления

системой.

Сформированная информация, определяющая состояние технологических

процессов производств, требует усиления для дальнейшей обработки, т. е.

квантования, кодирования и передачи в каналы связи системы управления,

посредством устройств связи с объектом (УСО). Эти аппаратные средства для

получения, обработки и передачи информации в каналы связи системы

управления. Они обеспечивают преобразование текущей информации,

характеризующей состояние объекта управления (технологический процесс), в

управляющие воздействия на него.

В настоящее время не существует единого определения информации как

научного термина. Мировая наука все больше склоняется к точке зрения, что

информация, наряду с материей и энергией, принадлежит к фундаментальным

философским категориям естествознания и относится к одному из свойств

объективного мира, хотя и несколько специфичному.

С точки зрения различных областей знания, данное понятие описывается

своим специфическим набором признаков. Согласно концепции К.Шеннона,

информация - это снятая неопределенность, т.е. сведения, которые должны

снять в той или иной степени существующую у потребителя до их получения

неопределенность, расширить его понимание объекта полезными сведениями.

Что касается «данных» ( от латинского «datum» факт), то эта совокупность

фактов, результатов наблюдений, измерений о каких-либо объектах, явлениях

или процессах материального мира, представленных в формализованном виде,

количественном или качественном. Это не информация, а только атрибут

информации-сырье для получения информации путем соответствующей

обработки и интерпретации.

При построении систем управления технологическими процессами

циркулирующую на предприятии информацию необходимо рассматривать, во-

первых, с точки зрения ее практической ценности и полезности для

пользователей (персонала автоматизированных рабочих мест — АРМ

технолога) и АСУ в целях принятия решения и, во-вторых, с точки зрения

смысловой взаимосвязи между информационными процессами.

Первое позволяет установить необходимую и достаточную для

пользователей информацию и на этой основе решить технические вопросы —

осуществить выбор необходимых вычислительных средств и программных

продуктов по переработке, хранению и передаче информации в каналы связи

систем управления для формирования управляющих воздействий по

обеспечению производства качественной продукции.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Второе дает возможность раскрыть содержание информации, отражающей

состояние объекта управления, вскрыть соотношения между знаками и

символами, их предметными смысловыми значениями, выбрать единицы

измерения и критерии технологической информации, провести классификацию

показателей объектов, создать систему взаимосвязанных кодов,

обеспечивающих эффективную работу систем управления технологическими

процессами. Смысловой аспект технологической информации способствует

наиболее полному выяснению и изучению состояния технологических

процессов, явлений и данных в целях обоснованных выработки и принятия

управляющих решений и воздействий для обеспечения производства

продукции стандартного качества. Эти задачи можно решить при

использовании в ПТК устройств серии ADAM-4000.

СИСТЕМЫ УДАЛЕННОГО СБОРА ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ (ADAM-

4000)

Модули серии ADAM-4000 являются малогабаритными

многофункциональными интеллектуальными устройствами связи с объектом,

специально разработанными для применения в промышленных условиях

эксплуатации. Встроенный микропроцессор, входящий в состав каждого

изделия, обеспечивает независимое от управляющей вычислительной системы

выполнение функций гальванически изолированного ввода-вывода аналоговых

и дискретных сигналов. Далее производит нормализацию, фильтрацию и

преобразование в форму, пригодную для передачи по последовательному

каналу связи, а также информационный обмен с ведущим узлом сети передачи

данных на базе интерфейса RS-485.

В модулях ADAM реализована функция удаленной программной настройки

типов и диапазонов принимаемых аналоговых сигналов, что обеспечивает

возможность их сопряжения с различными датчиками и преобразователями

непрерывных параметров.

Тип и диапазон входного сигнала устанавливается путем передачи в адрес

модуля по последовательному каналу связи соответствующей команды от

управляющего компьютера. Таким образом, при решении различных

измерительных задач возможно применение модулей одинакового типа, что

значительно сокращает затраты на разработку и обслуживание системы, а

также придает им универсальность.

Встроенный сторожевой таймер, входящий в состав изделий серии ADAM-

4000, обеспечивает повторный запуск встроенного программного обеспечения

в случае непредвиденной остановки его исполнения, вызванной

электромагнитными помехами или сбоями в цепях питания. Эта

функциональная возможность значительно снижает затраты на техническое

обслуживание системы.

Для объединения модулей серии ADAM-4000 в многоточечную сеть

передачи данных, создаваемую на базе управляющего компьютера с

использованием стандарта последовательной связи RS-485, требуется только

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com