Глава 3.Датчик для измерения избыточного давления Метран-43-ДИ

(Модель 3163)

 

• Измеряемая среда: жидкость

• Верхний предел измерения 16 МПа

• Характеристика - линейная

• Предел допускаемой основной

приведенной погрешности ±0,25;±0,5%

• Питание от источника постоянного тока

• Температура окружающей среды -30...+50⁰С

• Степень защиты датчика от воздействия пылии воды

IP55 по ГОСТ 14254

• Виброустойчивое исполнение V1 и V2 по ГОСТ 12997

 

• Коррозионностойкие материалы

• Диапазоны измерений перенастраиваются

• Контроль выходного сигнала без разрыва сигнальной цепи

• Внесен в Госреестр в качестве средства измерения под № 13576-93

 

Датчик для измерения избыточного давления Метран-43-ДИ предназначен для преобразования избыточного давления в стандартный токовый выходной сигнал дистанционной передачи в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

Датчик обеспечивает:

- высокую точность преобразования,

- стойкость к вибро- и гидроударам,

- долговременную стабильность сигнала.

 

Характеристика - линейная возрастающая или линейная убывающая.

Наибольшее отклонение действительной допускаемой основной  приведенной погрешности

характеристики от номинальной статической характеристики ± γ 0,2; 0,4 для предела допускаемой

основной приведенной погрешности ±0,25%; ±0,5% соответственно.

 

Вариация (гистерезис) не превышает абсолютного значенияпредела допускаемой основной приведенной погрешности (γ).

 

Дополнительная погрешность датчика, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур на каждые 10ºС, не превышает:

             

γ = 0,2+0,05· Р _max, %

        Р₁

 - для датчиков с пределом допускаемой основной приведенной погрешности γ = ±0,25%;

 

γ = 0,4+0,1· Р _max, %

        Р₁

 

 - для датчиков с пределом допускаемой основной приведенной погрешности γ = ±0, 5%;

 

Р_max - максимальный верхний предел измерений для данной модели датчика;

 Р₁ – действительное значение верхнего предела измерений

 

Пульсация выходного сигнала не более 0,25% от диапазона изменения выходного сигнала.

 

Электрическое питание датчика осуществляется напряжением (36±0,72) В постоянного тока.

Мощность, потребляемая датчиком, не более 1,0 В. А.

 

Детали измерительного блока изготовлены из стали 12X18Н1 ОТ по ГОСТ 5632.

Материал мембраны - сплав 36НХТЮ по ГОСТ 5632; уплотнительных колец - специальная резина, фторопласт.

Корпус преобразователя электронного изготовлен методом литья под давлением из алюминиевого сплава, не содержащего медь. Защитное покрытие: эмаль МЛ-12 ГОСТ 9754.

Датчики снабжены устройством, позволяющим перенастраивать их на любой из пределов измерений для данной модели.

 

 

Масса датчика модели 3163 – 2,5 кг. Не более.

Схема датчика:

рис.17

 

Принцип действия:

Давление рабочей среды воздействует на разделительную мембрану 1 и через жидкость 2 вызывает деформацию чувствительного элемента, прочно скрепленного с мембраной тензопреобразователя 3. Чувствительный элемент -кристалл сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС). Тензорезисторы соединены в мостовую схему 4. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы поступает в дифференциальный усилитель электронного блока 5. Встроенный в усилитель регулятор коэффициента усиления обеспечивает перенастройку диапазонов измерений.

 

 

Усиленный сигнал преобразуется в унифицированный токовый в преобразователе 6. Питание всех звеньев электрической схемы датчика осуществляется через узел питания 7. Устройство термокоррекции 8 компенсирует влияние температурных воздействий на тензомост.

Вывод: зная давление которое действует в цистерне ми можем посчитать

массу газа используя уравнения Клайперона-Менделеева.     

 

Заключение

Наиболее точными приборами для воспроизведения и измерений давлений являются грузопоршневые манометры с неуплотнённым вращающимся (для уменьшения трения) поршнем, которые используются в большинстве эталонов для воспроизведения единицы постоянного и переменного давления. Для средств измерений

постоянного давления имеется пять государственных поверочных схем и пять государственных эталонов для следующих диапазонов

измерений:

Малых абсолютных давлений 10^-3 – 10³ Па (ГОСТ 8.107 – 81);

Средних абсолютных давлений 2700 – 4^.10⁵ Па (ГОСТ 8.223 – 76);

Средних избыточных давлений от –10⁵ до 2,5^. 10⁸ Па (ГОСТ 8.017 – 79; поверочную схему возглавляет первичный эталон давления);

Высоких избыточных давлений до 4^.10⁹ Па (ГОСТ 8.094 – 73);

Малых разностей давлений 0,1 – 4^.10⁴ Па (ГОСТ 8.187 – 76);

Государственный первичный эталон, состоящий из пяти грузопоршневых манометров, воспроизводит единицу давления в диапазоне 6^.10⁵ – 6^.10⁶ Па со средним квадратическим отклонением результата измерений S₀=0,0006% при неисключённой систематической погрешности θ₀=0,004%. Из аналогичных приборов состоит эталон-копия и рабочие эталоны, которые воспроизводят единицу давления в диапазоне 0,4^.10⁵ – 6^.10⁷  Па при S₀=0,002 %. Государственный специальный эталон абсолютного давления, состоящий из двух грузопоршневых манометров, воспроизводит единицу абсолютного давления в диапазоне 2,7^.10² – 1,3^.10⁵ Па при S₀=0,3% и θ₀=2%. Государственный специальный эталон для высоких давлений состоит из трёх грузопоршневых манометров, образцовых мер массы, компаратора и установки для создания и поддержания гидростатического давления. Эталон воспроизводит единицу давления в диапазоне 1^.10⁸–2,5^.10⁹ с погрешностями S₀=0,004% и θ₀=0,02 %.

Единство измерений малых абсолютных давлений в диапазоне 10^-3-10³ Па

 обеспечивается государственным специальным эталоном, состоящим из четырёх компрессионных манометров, мембранно-емкостного манометра, установки с калиброванными объёмами и манометра среднего абсолютного давления.

 

 

Эталон воспроизводит единицу давления с погрешностями S₀=1…2 % при θ₀=0,5%. Для этого же диапазона разработан вторичный эталон единицы давления, основным звеном которого являются мембранно-емкостные манометры с электростатическим уравновешиванием. Метрологическое обеспечение средств измерений переменного давления осуществляется по ГОСТ 8.433 – 81 в диапазоне амплитуд 10²–10⁶ Па, частот 5^.10^-2 – 10⁴ Гц и длительностей 10^-5 – 10с. Для более низких амплитуд переменного давления созданы три эталона, воспроизводящие единицу звукового давления.

 

 

Выводы

В данной расчетно-графической работе было разработано конструкцию тензорезисторного измерительного преобразователя давления с использованием упругого елемента в качестве которого выступала плоская мембрана, а в качестве информационного упругого елемента – 3-х и 4-х лучевая балка.

Входе решения и оптимизации,я принял решения, применять 4-х лучевую балку. Конструктивными параметрами задавались самостоятельно из условий минимальных размеров. Произвели расчеты мембраны и балки. Была построена статическая характеристика. Вы полнили анализ влияния основных конструктивных параметров упругих елементов на параметры статической характеристики.

Список использованной литературы

1.Андреева Л.Е. «Упругие элементы приборов»

М.: Машиностроение, 1981 г.

2.Туричин А.М. «Электрические измерения неэлектрических  величин»

М-Л.: «Энергия», 1966 г.

3.Н.Ф.Гонек «Манометры»

Л.: Машиностроение, 1979 г.

4.Евтихиев Н.Н., и др. Измерение электрических и неэлектрических     величин. М., Энергоатомиздат, 1990.

5.Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и регулирования. М., Высшая школа, 1983.

6.Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы. М.,Наука,1987.

7.Кузнецов В.А., Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники.

8.Кулаков М.В., Щепкин С.И., Автоматические КИП для химических производств, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961.

9.Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Методы измерений. М., Энергоатомиздат, 1987