Описание лабораторной установки

Цель работы

Целью работы является градуировка шкалы вторичного прибора по входному сигналу, а также изучение принципа действия и устройства преобразователей типа «Сапфир-22».

Краткие теоретические сведения

Преобразователи давления типа «Сапфир-22» («Метран-22») предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного, абсолютного, гидростатического, разряжения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи (0 - 5 мА, 0 - 20 мА и др.).

Преобразователи разности давлений могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа, а преобразователи гидростатического давления - для преобразования значений уровня жидкости в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи разности давлений при работе с блоком извлечения корня БИК-1 могут использоваться для получения линейной зависимости между выходным сигналом и измеряемым расходом.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП и предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного входного сигнала 0...5 или 0...20 мА постоянного тока.

Устройство и работа преобразователя

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются только конструкцией измерительного блока.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Схема преобразователей «Сапфир-22ДИ» моделей 2150, 2160 и 2170 и «Сапфир-22ДИВ» модели 2350 представлена на рис. 1.

Мембранный тензопреобразователь 3 размещен внутри основания 9. Внутренняя полость 4 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному кон­туру к основанию 9. Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой.

Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 5, который уплотнен прокладкой 8. Измеряемое давление воздействует на мембрану 6 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока 1 по проводам через гермовывод 2.

Преобразователи «Сапфир-22ДА» моделей 2050 и 2060, предназначенные для измерения абсолютного давления, отличаются от вышеописанных тем, что полость 10 вакуумирована и герметизирована.

Преобразователи «Сапфир-22ДД» моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440 и 2444, предназначенные для измерения разности давлений, отличаются тем, что в них используется тензопреобразователь мембранно-рычажного типа, который размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды двумя металлическими гофрированными мембранами. Мембраны соединены между собой центральным штоком, перемещение которого передается рычагу тензопреобразо­вателя, что вызывает деформацию тензопреобразователя.

Преобразователи «Сапфир-22ДИ» моделей 2110, 2120, 2130, 2140 и «Сапфир-22ДИВ» моделей 2310, 2320, 2330, 2340 отличаются тем, что одна из камер сообщена с окружающей атмосферой.

Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 2. На ней обозначено:

ИП – измерительный прибор (миллиамперметр М325),

ПР – преобразователь «Сапфир-22ДИ»,

G – источник питания постоянного тока 22БП-36,

Р – регулятор давления,

М – манометр,

R1 – резистор МЛТ.

Давление от компрессора (на схеме не показан) величиной 1,6 кгс/см2 подается на регулятор Р, с помощью которого можно регулировать подаваемое на преобразователь давление в пределах от 0 до 1,6 кгс/см2.

Величина подаваемого давления измеряется манометром. Преобразователь преобразует величину давления в унифицированный токовый сигнал (0...5 мА), который воспринимается миллиамперметром.

Полученные данные

Полученные данные (показания миллиамперметра и показания манометра для прямого и обратного хода)записываются в таблицу 1.

Таблица 1

Вариация определяется как разность показаний при прямом и обратном ходе:

Вычисляем диапазона измерений:

Приведенная вариация определяется как отношение максимальной вариации к диапазону измерений и выражается в процентах:

На основании данных таблицы 1 строится график в координатах “ток-давление”.

Выводы

Была проградуи­рована шкалы миллиамперметра в единицах давления с помощью преоб­разователя давления «Сапфир». Полученные данные при прямом и обратном ходе записаны в таблицу-протокол. Как видно из таблицы 1 преоб­разователь давления «Сапфир» достаточно точно преобразует измеряемое давление в токовый сигнал. Приведенная вариация составляет 0,63%.