Работа 1.

Исследование статических и динамических свойств чувствительного элемента (термоэлектрического преобразователя) как инерционного звена в АСР

1. Цель работы

Изучение динамических свойств чувствительного элемента термоэлектрического преобразователя и его статических характеристик, определение коэффициента передачи и исследование инерционности.

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 1) состоит из печи сопротивления 3, используемой в качестве теплового объекта, вольтметра 2, контролирующего напряжение в печи, реостата 1, позволяющего измерять напряжение в печи, исследуемого чувствителного элемента – термоэлектрического преобразователя 4 и контрольного потенциометра 5 пита ПП-63.

Рис. 1

3. Технические характеристики используемого в работе оборудования и метрологические характеристики средств измерений.

1. Термоэлектрический преобразователь типа ТХА, градуировка ХШ 68, диапазон

преобразования -50÷1100ºС, погрешность преобразователя по формуле ∆=f(t).

2. Измерительный прибор – прибор универсальный типа Р-48-33, работает в

режиме потенциометра.

3. Электропечь типа СУОЛ-0,25.1.1/12МР. Рабочее напряжение 127 В, f=50 Гц,

мощность 600 Вт, максимальная температура1200ºС.

4. Лабораторный автотрансформатор типа РНО-250, диапазон измерения

напряжения – 0…240 В, цена деления 10 В.

5. Секундомер.

Таблица 1

Время τ, с	300	600	900	1200	1500
Напряжение по вольтметру U, В	60	70	80	90	100
ТермоЭДС по потенциометру Е, мВ	3,1	6,5	10,8	15,6	20,6
Температура (по градуировочной таблице) t, ºС	76	159	266	381	499

Определяем из статических характеристик коэффициент передачи чувствительного элемента:

где

Экспериментальное округление инерционности

Таблица 2

Время τ, с	0	9	15	22	31	41	50,3
ТермоЭДС по потенциометру Е, мВ	30	28	26	24	22	20	18
Температура (по градуировочной таблице) t, ºС	720	643	626	579	530	485	438

Продолжение таблицы 2

69	87	111	142	186	249	346	517
16	14	12	10	8	6	4	2
390	343	295	246	197	147	98	50

По данным таблицы 2 строим кривую разгона термодинамического преобразователя являющуюся динамической характеристикой

Определяем по кривой разгона постоянную времени Тчэ = 110 с.

Уточняем полученное значение постоянной времени, используя свойство кривой.

Вывод:

Полученная в результате эксперимента тепловая инерционность чувствительного элемента, характеризующаяся постоянной времени Тчэ равна Тчэ=110 с. Чувствительность элемента составляет k_чэ =0,04мВ/град.

Работа 2. Исследование статических и динамических свойств дифманометра как безынерционного звена в аср

1. Цель работы

Изучение статических и динамических характеристик дифманометра типа ДМ с дифференциально-трансформаторным преобразователем, овладение навыками настройки «на процесс» дифманометра ДМ как звена в автоматической системе регулирования.

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой стенд для снятия характеристик мембранных дифманометров, являющихся индуктивными, дифференциально-трансформаторными или ферродинамическими датчиками в системе автоматического регулирования.

Схема лабораторной установки для исследования дифманометра типа ДМ с дифференциально-трансформаторным датчиком представлена на рис. 3. В качестве исследуемого дифманометра используется дифманометр типа ДМ 6, плюсовый штуцер которого соединен с плюсовым штуцером контрольного дифманометра типа ДТ 4 и воздушным насосом 5. Минусовые штуцера дифманометров ДМ и ДТ сообщаются с атмосферой. Контроль величины давления в системе осуществляется с помощью образцового манометра 3 типа МО. Электрическим измерителем перепада давления в дифманометре служит система, состоящая из электронного прибора 7 типа РПИБ, задатчика 2 типа ЗРУ-24 и электронного лампового вольтметра 8 типа ВК-7-10А/1. питание системы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В через стабилизатор 1.

При сбалансированных электронном и измерительном блоках прибора типа РПИБ и наличии сигнала от задатчика 2, измерительный прибор типа РПИБ выдает сигнал, пропорциональный перемещению мембраны дифманометра ДМ на ламповый вольтметр 8, которым фиксируются показания в милливольтах.

Рис. 3

3. Технические характеристики используемого в работе оборудования и метрологические характеристики средств измерений

1. Дифманометр типа ДМ с дифференциально-трансформаторной передачей показаний.

2. Контрольный жидкостной дифманометр U-образный типа ДТ-50. диапазон измерения от 0 до 500 мм вод. ст., цена деления 1 мм вод. ст. погрешность ±цена деления.

3. Манометр образцовый типа МО. Диапазон измерения 0…1 кгс/см², цена деления 0,01 кгс/см², класс точности II.

4. Насос воздушный.

5. Регулятор типа РПИБ- III.

6. Ламповый вольтметр цифровой, минимальная цена деления 0,1 мВ, диапазон измерения 0…10 В.

Таблица 3.

Показания контрольного дифманометра ДТ-50 Р, Па	490,5	981,0	1471,5	1962	2452,5	2943	3433,5	3924	4414,5	4905
Показания образцового манометра МО, Па	490,5	981,0	1471,5	1962	2452,5	2943	3433,5	3924	4414,5	4905
Показания лампового вольтметра ВК7-10А/1 U”, мВ	36,4	173	260	346	433	519	610	690	780	865

Статическая характеристика преобразователя U”=f(P) при измерении избыточного давления среды.

Коэффициент передачи чувствительного элемента датчика

где

Таблица 4

Показания контрольного дифманометра, Па	∆Р’	2500	3000	3500	4000	4500	5000
	∆Р”	2500	2000	1500	1000	500	0
Показания образцового манометра МО, Па	∆Р’
	∆Р”
Показания вольтметра ВК7-10А/1 U”, мВ	∆Р’	0	160	238	320	399	475
	∆Р”	0	-159	-237	-378	-395	-477

Строим графическую зависимость U”=f(P), считая

∆P’_ном=2500 Па, ∆P”_ном=-2500 Па, ∆P=0

Вывод:

Коэффициент передачи чувствительного элемента датчика ДМ при измерении избыточного давления равен k_чэ=0,185 – коэффициент передачи датчика при измерении перехода давления или уровня k=0,185мВ/Па.