|
| |
|
Слаботочка Книги Ти.П погреш-носгли. Инструментальная Классигракацая пагретностеа й заВасамоспш отусмввай. измерении Характер проявления по гретностей Основная (Методическая Дополнительна я Стати.ческая Динамическая Случайная Систематическа я Рис. 4.1. Взаимосвязь погрешностей систем измерения температуры грешности в зависимости о ( измерения стационарных или нестационарных температур разделяются на статические и динамические При проведении динамических измерений проявляются оба вида погрешностей - статические и динамические, которые тесно связаны между собой. Поэтому при динамических измерениях правильнее говорить о статико-динамических погрешностях С некоторым приближением динамическую погрешность можно определить как разность погрешностей в динамическом и сштическом режимах. На рис. 4.1 показана взаимосвязь между пepeчиcJ[eнными видами погрешностей. Между случайными и систематическими погрешностями отсутствует четкая граница. Всегда имеется солредельная группа norpein-НОС1 ей, которая с равным успехом может быть отнесена как к тем. так и к другим. К систематическим погрешносЕям относят прежде Bcei о методические погрешности, обусловленные тепловыми закономерностями взаимодействия термопреобразователя с объектом измерения (поверхностьк>, средой). Источниками возникновения методических погрешностей могут быть искажение 1ем[[ературно1о поля объекта в месте установки термопреобразоватсля, а также искажение процесса теплообмена объекта с другими фи5ическими телами; [герепал температуры между объектом измерения и окружающими физическими телами; нестационар-пость тепловых процессов и возникающие вследствие этого динамические погрешности из-за термической инерции термопреобразо- вателей; преобразование кинетической энергии набегающего газового потока в тепловую при торможении потока иа неподвижном термопреобразователе. Все остальные погрешности систем измерения температуры целесообразно рассмат-риват ь как случайные. К ним относятся погрешности, обусловленные нестабильностью отдельных звеньев системы измерения вследствие возникновения возмущающих воздействий, влияющих факторов; погреш-Н0С1И, oбyCJ[oвлeнныe классом точности отдельных элементов системы, и т. д. Например, к случайным погрешностям следует отнести нестабильность градуировоч-ных характеристик термопреобразователей сопро1ивления и термоэлек1рических [[реоб-pa30RaTej[eH, опгибки измерений при аттестации термопреобразователей сопротивления, неоднородность состава термоэлек[ родов. Часть +тих погрешностей оценивают расчетным путем, часть - эксперименталыю. Суммарная допускаемая потрешност ь измерений Д (нормируемая исхо/Ея из общих требований к точности изучения данного процесса) включает в себя прежде всего следующие допускаемые погреншос! и измерения; инструментальную (всей системы измерений) Д,,; методическую Д; динамическую Дд. Динамическая погрешность oбycлoвJ[eнa динамическими харак[cpnciиками всей системы измерения. При стационарном температурном про- неса; динамическая погрешность обращается в нуль и суммарная допускаемая потреш-ность распределяется между инструментальной и методической погрешностями. Все составляющие (Ли, и Дд) суммарной допускаемой погрешности могут иметь систематические и случайные части. Систематическую составляющую инструментальной погрешности измерительною прибора или первичного преобразователя м0ж40 определить в процессе поверки в ла-бораторн ых условиях. Ее можно устранить введением поправки или с помощью корректора нуля. Случайную . составляющую инструментальной погрешности, обусловленную вариа-иией прибора (допускаемой в соответствии с классом точности прибора или первичного преобразователя), снизить нельзя, и ее необходимо учитывать в полной мере при оценке суммарной случайной погрешности системы измерения. Суммарная случайная инструментальная погрешность измерения температуры с по-мошью термопреобразовагеля сопротивления складывается из двух основных погрешностей : погрещноетн градуировочной характеристики термопреобразователя и погрешности измерения сопротивления термопреобразователя, т. е. погрешности измерительного прибора Опр. Ее значение в статическом режиме определяется но формуле Аст = ст„ = /ст? + alp. (4.1) Допускаемые отклонения сопротивлений термопреобразователей сопротивлепия указаны в ГОСТ 6651-84. Значение 1югрешности, вызванной изменением температуры линии связи, для двухпроводной схемы подключения термопреобразователя сопротивления можно определить по формуле = Rnih - 11)/[(хЯо(т + (i)], (4.2) где Дг - погрешность, "С; Rj, - сопротивление линии прн температуре г,, при которой производилась ее подгонка. Ом; - температура, при которой линия находится в эксплуатации, "С; Rq - сопротивлетше термопреобразователя при ОС, Ом; т=1/{Хл, а.1 - температурный коэффипиент сопротивления материала линии, "С"; (x = (Rioo-- Ro)/(100Ro) - температурный коэффициент сопротивления материала чувствительного элемента, °С~, Кюо - сопротивление термопреобразователя при lOOC, Ом. Значения температурных коэффициентов сопротивлений в диапазоне температур 0-10О"С следующие: для платины а = - 0,0039 "С", для меди а = 0,00427 =С"для никеля а = 0,0069°С~для вольфрама а = - 0,0048 °С-\ Пример 4.1. Подгонка сопротивления линии медного термопреобразователя сопротивления с номинальной статической характеристикой 50М производилась в месте прокладки при температуре окружающего воздуха = 10 "С и составляет Кд = 5 Ом. В процессе эксплуатации температура окружающего воздуха в месте прокладки может достигать tj = 25 "С. Погрешность, вызванная изменением сопротивления линии от температуры, Дt = 5(25 - 10)/[50 3,9 10" (1/0,0427 -ь 10)] = = 1А°С. Суммарная случайная инструментальная погрешность измерения температуры с по-моецью термоэлектрического преобразователя складывается из следующих погрешностей: градуировки, в которую входит нестабильность градуировочных характеристик преобразователя, а; из-за неоднородности электродов термопреобразователя п„; обусловленной применением термоэлектродных (компенсационных) проводов От; связанной с электропроводнос гью материала изоляции ад,; измерения выходного сигнала преобразователя (т е. погрешности измерительного ттрибора) ст„р. Погрешности градуировки термоэлектрического преобразователя указаны в ГОСТ 3044-84. Погрешности из-за неоднородности тер-мозлектродов термоэлектрического преобразователя могут достигать 30 -40°С и более. Неоднородность электродов может быть обусловлена неоднородностью их химического состава по длине и загрязнениями, наклепом, вкраплениями другого материала и т. п. Эти дефекты возникают как при изготовлении термоэлек-гродной проволоки, так и при ее эксплуатации в неоднородном температуртюм поле, в контакте с «загрязняющими» материалами и в неблагоприятной атмосфере, В стандарте на термоэлектрические преобразователи значение рассматриваемой погрешности не нормировано. Суммарная случайная средняя квадрати-ческая инструментальная погрешность измерений температуры термоэлектрическим пре- §4.2. Средства измерения температуры контактным методом образователем о = yal + <jI + <j\ + аиз+ . (4.3) (4.4) где о, - частные случайные предельные погрешности. С учетом изложенного выше по измеренному значению t„. действительное значение температуры t = („зм ± о + Д, (4.5) где о - суммарная случайная погрешность; i - суммарная систематическая погрешность. Основные источники и составляющие погрешностей, приводящие к образованию результирующей случайной погрешности измерительных систем температуры, были перечислены выше. СовокуЕшость случайных погрешностей измерительной системы в действительности шдчиняется нормальному закону распределения случайных величин, что способствует по.чучению гарантированного запаса точности. Поскольку составляющие системы измерения температуры (первичные преобразователи - каналы связи - измерительные приборы) нормированы в какой-то степени предельными допускаемыми погрешностями, при нормальном законе распределения имеем следующие зависимости межд) предельным значением поЕрешностей (Д„) н ее средним квадратическим значением: Д„ - о - встречается в среднем один раз на каждые 3 наблюдегшя; Д„ = 2а - 22 наблюдения, А„=3а - 370 наблюдений; Д„ = 4о - 15000 наблюдений. Для нормального закона распределения известно, что при очень большом числе измерений погрешность, равная, например, Зо, будет иметь доверительную вероятность 99,7%. Это означает, что 99,7% всего массива погрегнносгей находится в пределах ±Зо. Поэтому погрешность Д„ = ±3ст принимается за предельную. Отсюда следует, что о = ±Д„/3. (4.6) Формула (4.6) используется при расчете суммарных средних квадратических инструментальных погрешностей. 4.2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ Средства измерения температуры контактным методом включают в себя измерительные Преобразователи, к которым подводится среда, температура которой измеряется. Наиболее распространенными средствами измерений являются термоэлектрические преобразователи и термопреобразователи сопротивления. 4.2.). ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Действие термоэлектрического преобразователя основано на использовании зависимости термоэлектролвижушей силы термопары (термометрическог о чувствительного злемента) ог температуры Термоэлектрические преобразователи позволяют измерять температуру от -200 до -I- 2500 "С. Они изготавливаются следующих типов: ТВР - термопреобразователь вольфрам-ренисвый;ТПР - термопреобразователь пла-тинородиевый; ТПП - термопреобразователь платннородин-платиновый; ТХА - тер-мопреобраэоватсль хромель-ко пеле вый. Термоэлектрические преобразователи типов ТПР, ТПП, ТХА, работающие при высоких температурах, не всегда могут обеспечить стабильность измерения из-за исключительной подвижности и активности атомов любых элементов при высоких температурах. В *тих условиях происходит химическое взаимодействие материалов термоэлектродов с окружающей средой. Поэтому практически невозможно создать универсальные термоэлектрические преобразователи, которые были бы одинаково стойкими в окислительных, восстановительных, науглероживающих и других газовых средах. Для зашиты термоэлектролов от вредного воздействия окружающей среды при высоких температурах применяют газонепроницаемую, стальную, металлокерам1ческую и керамическую защитную арматуру Для зтой цели в промыпЕлениых системах измерения температуры дополнительно применяют поддув азота в защитную арматуру термоэлектрического преобразователя. Термоэлектрические преобразователи платинороднй-платиновые надежно рабо- Паспорта антитеррора, паспорт безопасности стоимость. Изготовление полного комплекта документации! 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 |