■^ ?.:-;> ••-•'

Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности.

Кафедра МИиИТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Метрологическое обеспечение измерительных

каналов»

Тема: «Разработка структурной схемы измерительного канала концентрация кислорода в воздухе и его метрологическое обеспечение» КП. 6.051001.0 НПЗ

Выполнила: студентка 541 кл.

Кныш А.В. Проверил: Сычёв Е. Н.

Севастополь 2011

СОДЕРЖАНИЮ

Задание 2

Обозначения и сокращения 4

Введение 5

1 Расчёт и проектирование измерительного канала 8

1. Анализ технического задания и формулировка задач проектиро­ вания 8

2. Выбор математической модели 8

3. Разработка структурной схемы ] О

2 Выбор и описание технических и метрологических характеристик структурных элементов измерительного канала 12

1. Первичный измерительный преобразователь «Сигма-03» 12

2. Блок распределения унифицированного токового сигнала 14

3. Микропроцессорный субкомплекс контроля и управления 17

4. Рабочее место оператора-технолога 20

5. Определение обобщенных метрологических характеристик изме­ рительного канала в реальных условиях эксплуатации 21

3 Расчет погрешности измерительного канала концентрации кислорода

в воздухе 22

4 Разработка методики поверки измерительного канала 27

1. Средства поверки 27

2. Условия поверки 28

3. Операции поверки 28

Заключение 31

Библиография 32

Приложение А 33

Приложение Б 34

Приложение В 35

Приложение Г 36

И 14 .|ИС1

II..,,1.

КП. 6.051001.011 ПЗ

Пров.

Кныш

Сыче»

Разработка структурной схемы ПК

измерение

концентрации кислорода в вомухе Пояснительная Минска.

СНУЯ>и11 541 ■ руина

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТРТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Факультет «Метрология и менеджмент систем качества» Кафвдра «Метрологии и информационно-измеритг-льных технологий»

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине «Метрологическое обеспечение измерительных

каналов АСУТП АЭС»

Тема: Разработка структурной схемы измерительного канала

глс

у

"(параметр)

и его метрологического обеспечения

Группа 541

Студент Лшии

имя, отчество студента - полностью)

IИсходные данные

1	Измеряемый параметр (физическая величина)	С, </ <2Г
2	Диапазон измерений	О '- ЗО /. еТ.
3	Допустимая погрешность	* /х
4	Дополнительная погрешность от влияющих факторов

11 Реальные условия эксплуатации

1.	Температура окружающего воздуха, С°	20...60
2.	Относительная влажность воздуха, %	60.. .80
3.	Атмосферное давление, кПА	60...110
4.	Напряженность внешнего магнитного поля. А/м	400
5. ^	Частота вибрации, Гп	25
6.	Амплитуда виброперемещения, мм	о,ог...о,О4

Состав КП:

А. Пояснительная записка.

Б. Графическая часть: 1) структурная схема ИК; 2) чертеж ПИП; 3) графики функций преобразования для каждого структурного элемента ИК

Подпись руководителя КП ^><^---^-^^-г . ..-—

Дата выдачи задания на КП 04.02.1 \? Дрга предъявления КП—16.05.11

Подпись студента __—

:■*

_ад?

_{ВВЕДЕНИЕ}

Данный курсовой проект на тему «Разработка структурной схемы ишери-

_тел

концсм!рации кислорода в воздухе» по дисциплине «Метроло­гическое обеспечение измерительных капало» » выполняется с целью научится

_ите

^ро

^{ывать его погрешность» а так же}

_ки

^{мполнение курсового проекта (КИ) является важным}

учебно-

_дл

^{тения навыков работы с измерительной техникой, овладения методами рас-}

К курсовому проекту приступают лческих занятий и лабораторного

_{чета и}

после выполнения соответствующих тем пр практикума, которые знакомят с отдельными средствами измерительной техни­ки, а также приемами расчета. После всего этого, пройденный материал закреп­ляется выполнением данной работы.

^{В ходе выполнения работы рассматриваются следующие вопросы:}

_ИК

_ма-

тематическая модель обладает свойствами ИК и при построении такой модели можно выявить недостатки и неточности системы, тем самым экономя матери-

^{альные и временные ресурсы.}

_ИК

_{2. Составление <}

3. Описание элементов в> метрологических характеристик.

4. ^{Расчет погрешности ИК,}

_ИК

^{5, Разработка программы метрологической аттестации для данного ИК.}

Измерительный канал (ИК) - это измерительная цепь, образованная после­довательным соединением средств измерений и других технических устройств, предназначенная для измерения одной физической величины и имеющая норми­рованные метрологические характеристики (МХ).

Измерительные каналы системы могут быть простыми и сложными, простом канале осуществляется измерение прямоизмеряемой величины. Слож­ный канал представляет собой совокупность простых измерительных каналов, реализующую косвенные, совокупные или совместные измерения. Измеритель­ные каналы могут входить в состав как автономных измерительных систем, так и более сложных систем: контроля, диагностики, распознавания образов, других информационно-измерительных систем, а так же автоматических систем управ­ления технологическими процессами. В сложных системах целесообразно объе­динять измерительные каналы в отдельную измерительную подсистему с четко выраженными ее границами как со стороны входа (места подсоединения к объ-

_ют

^{КП. 6.051001.011 ПЗ}

^{Л§ доку*.}

_Поли.

{V

•:■ ■■*

.■

_НИИ).

«ту измерения), так и со стороны выхода (места получения резул

^{ьтатов иэмере»}

_вс-

Измерительный канал измерительной системы- последовательное соеди-нсние каналов компонентов или (и) измерительных каналов комплексных ком­понентов, выполняющее законченную функцию от восприятия измеряемой личины до получения результата ее измерения, выражаемого числом или соот­ветствующим ему кодом. Измеряемая величина или параметр характеризует свойство объекта или технологический процесс.

Измеряемая величина или параметр характеризует свойство объекта или технологический процесс. Современное производство, промышленность, энерге­тика функционируют в условиях автоматизации всех производственных и техно­логических процессов. Для обеспечения автоматизации и работы автоматики не­прерывно проводятся измерения сотен и тысяч параметров, имеющих самую разнообразную физическую природу.

Автоматические системы управления технологическим процессом получе­ния электрической энергии на электрических станциях выполняют свои функции на основе информации о параметрах технических устройств и процессов в раз­личных системах станции. В соответствии со спецификой электрической стан­ции основное количество измерений приходится на теплотехнические и электро­технические измерения.

Отбор информации о параметрах может производиться в самых различных точках, при этом диапазон значений измеряемых параметров оказывается раз­личным, различными оказываются и требования к точности измерений.

Источником информации об измеряемой физической величине является первичный измерительный преобразователь (ПИП). Эта информация в виде электрического сигнала поступает в электрический тракт, в конце которого про­изводится использование информации, или дальнейшее преобразование (обра­ботка).

На электрической станции измерительная информация с измерительных каналов, помимо отображения ее с помощью различных показывающих прибо-

^{используется:}

_гсте-

1ВЛЯЮЩИХ

• для работы защитной и противоаварийной

• для формировг^и1ла «ппопп<пл1?тиу штчлеис

_Г

_Г

_мах;

- для переработки и хранения информации. В соответствии с этими функциями измерений и назначением ной информации, получаемой с помощью ИК, строится сама система

^кту

_{связь с}

_Лист

КП. 6.051001.011 ПЗ

I -

1^,4'/** *"

% ^"**+^

*-ч

к-

1- Ч.

характеризоваться различными информативными током, частотой, фачой переменного тока и т.п.

Данная работа актуальна па сегодняшний день и ных задач. Требует постоянного усовершенствования и

_;г;

напряжением, °^Л"°^И *" ^ГЛ8В"

Разработка данного КП является актуальным заданием, так как навыки полученные при его выполнении помогут нам в дальнейшей работе на производ

КП. 6.051001.0П 113

1 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА

1.1 Анализ техническою гадания _и формулировка задач проекпфовання

Измеряемой величиной в данном КП является содержание кислород. Сле­довательно, необходимо спроектировать ИК, предназначенный для измерения концентрации кислорода в воздухе. Для измерения концентрации кислорода ус­танавливается ПИП «Сигма-03», так как измерения производятся косвенным методом, он наиболее соответствует заданным параметрам и отличается высокой точностью измерения и надёжностью.

Измерение концентрации кислорода определяется косвенным методом, так как этот способ более точен и конструктивно легкий в исполнении. ПИП обес­печивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - кон­центрацию— в стандартный токовый выходной сигнал дистанционной передачи и является первым блоком ИК.

На основании исходных данных необходимо спроектировать ИК, который предназначен для изменения концентрации кислорода в воздухе, погрешность которого не превышала 1,0% а дополнительная погрешность составляла 0,5%.

1.2 Выбор математической модели

Математическая модель ИК строится на основе моделей составляющих его структурных элементов. Основной характеристикой, определяемой в процессе моделирования, является уравнение преобразования (номинальная статическая характеристика) элементарного звена, т.е. функция, связывающая между собой его входной и выходной сигналы.

Математической моделью в данном случае является функция преобразова­ния одной физической величины в другую, связывающая между собой законами и соотношениями.

Наиболее удобной является линейная функция преобразования

^хвых ~ ^вх» где к - коэффициент преобразования.

Для преобразования концентрации кислорода составляем цепочку преобра-

зования:

+У-*Х,

где: С - входная величина концентрация, %;

КП. 6.051001.011 ПЗ

I - унифицированы токовый сигнал на выходе ич ПИП (4-20мА)-1ыч -унифицированный токовый сигнал на выходе ич ВРТ(4-20мЛ)-У - сигнал в цифровом коде; X изображение на СОИ.

Опишем математическую модель следующим образом: 1) Концентрация преобразуется в электрический сигнал с помощью газо­анализатора типа « СИГМА-03 ».

Уравнение преобразования для газоанализатора:

С

_а

/ =

тах

где:

1 - значение тока по токовому выходу, мА;

С - значение измеряемой концентрация, об.% ;

Стах - верхний предел измерений измеряемой концентрации, об.%;

1_тах- наибольшее значение выходного сигнала, мА;

1о — наименьшее значение выходного сигнала, мА.

2) Выходной сигнал с преобразователя СИГМА-03 подается на блок рас­пределения токового сигнала.

1БРТ

где:

1_Н)>1 - унифицированный токовый сигнал с БРТ, мА; I — значение по токовому выходу из ПИП, мА; ~\} 11 - наибольшее значение-выходного сигнал*, мА; 1„ - наименьшее значение выходного сигнала, мА.

3) Информация на выходе блока подвергается математической обработке устройством логического управления МСКУ. Ток на выходе из БРТ преобразу­ется в цифровой код:

у _ ' ИРТ

КП. 6.051001.0N ПЗ

где:

V —значение результата измерений;

Ч - величина использования при измерении меры (ступень квантования); х - значение измеряемой величины.