2.6.2.2 Нормирование погрешности канала измерения

При разработке проекта необходимо обосновать погрешность измерения. Для этого рекомендуется использовать методику оценивания погрешности измерительных каналов автоматизированных систем управления технологическими процессами расчетным способом в условиях ограниченной исходной информации, когда прямое экспериментальное оценивание погрешности практически невозможно или экономически неоправданно [РМГ 62—2003. Обеспечение эффективности измерений при управлении].

При расчете погрешности датчика рекомендуется использовать для выбранных каналов измерения перечень составляющих погрешности и их процентный уровень, который приведен в приложении Г []. Пример обобщенной структуры измерительного канала для измерения температур с помощью термопреобразователей сопротивления (по ГОСТ 6651-94) АС приведен на рис. 23.

Рис 23. Обобщенная структура измерительного канала

Здесь

∆мет . -методическая погрешность датчика;

∆л - погрешность связей линии;

^∆инстр - суммарная инструментальная погрешность канала измерения программно-технического комплекса АС (АЦП, алгоритм расчетов, визуализация на экране компьютера).

Погрешность измерения канала может быть определена как ^∆измерений = ^∆мет^{* ∆}л ^{* ∆}инстр ^{* ∆}вф.

Здесь:

∆вф - погрешность влияющих факторов;

*- знак объединения в сумму;

R_к - термопреобразователь сопротивления;

Т_х - измеряемая температура;

БП - блок питания;

R_э - эталонное сопротивление;

∆Ux - входной сигнал. ∆U_x =f (T_x );

УКТ- блок преобразования аналогового сигнала в код АЦП и передачи информации на отображение.

По каждому измерительному каналу в пояснительной записке необходимо привести обобщенную структурную схему измерительного канала (пример, приведен на рис.23) и сделать резюме, со следующим примерным содержанием.

Датчик, давления(температуры, расхода) выбирается в соответствии с рекомендацией межгосударственного нормативного документа «Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами» с учетом заданного требования к погрешности канала измерения (не более 0.3 %) с заданной разрядностью АЦП (10 разрядов).

Расчет погрешности измерения датчика давления производится по формуле:

,

где % – требуемая суммарная погрешность измерения канала измерений при доверительной вероятности 0,95;

– погрешность передачи по каналу измерений; – погрешность, вносимая АЦП;

и – дополнительные погрешности, вносимые соответственно окружающей температурой и вибрацией.

Погрешность, вносимая 10-и разрядным АЦП, была рассчитана следующим образом:

%.

При расчете были учтены дополнительные погрешности, вызванные влиянием:

• температуры окружающего воздуха;

• вибрации.

Дополнительная погрешность, вызванная температурой окружающего воздуха, была установлена согласно рекомендации []:

.

Дополнительная погрешность, вызванная вибрацией:

.

Следовательно, допускаемая основная погрешность датчика давления должна не превышать:

.

По результатам расчета выбирается "Метран-22ДД" модель 2460 со следующими техническими характеристиками:

верхний предел измерения – 10 МПа; предел допускаемой основной погрешности ± 0,25 %; выходной сигнал – 4–20 мА; питание – постоянный ток напряжением 36 ± 0,72 В; масса – 10 кг. Изготовитель – промышленная группа «Метран».

Измерительный прибор обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый выходной сигнал. Преобразователь обеспечивает его работу со вторичной регистрирующей, показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, работающими от стандартного входного сигнала 0… 5, 0 … 20 или 4 … 20 мА постоянного тока.

Принцип действия преобразователя основан на использовании тензоэффекта в полупроводниковом материале. Измеряемый параметр поступает в камеру измерительного блока, где он линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке. Электронное устройство преобразует изменение его сопротивления в выходной сигнал. Чувствительным элементом является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, прочно соединенными с металлической мембраной тензопреобразователя. Пластина и полупроводниковый материал не вступают в активную химическую реакцию с окружающей средой, поэтому не требуется периодической оперативной калибровки ПИП.