Методика градуировки и поверки ТПС

Основные сведения о средствах измерений

На всех стадиях технологических процессов необходимо осуществлять измерение технологических параметров

Все технологические параметры можно подразделить на общетехнические и качественные параметры. К общетехническим параметрам относятся температура (Т), давление жидкостей и газов (Р), расход жидкостей и газов (F), расход сыпучих продуктов (W) и уровень жидкостей или сыпучих продуктов. К качественным параметрам относятся плотность (D), вязкость (V), влажность (M) и, концентрация отдельных компонентов (Q).

В зависимости от того, где наблюдатель получает информацию, все измерения можно разделить на местные, если средство измерения совместно с отсчетным устройством установлены непосредственно на технологическом объекте, например, ртутный термометр, и дистанционные. Дистанционные измерения производятся при помощи измерительной системы, состоящей из датчика, измерительного прибора и линий связи, соединенных между собой.

Датчик - преобразует измеряемый параметр в сигнал, удобный для передачи на расстояние, контактирует со средой, помещается на технологическом объекте. Каждый датчик имеет градуировочную характеристику в виде зависимости выходного сигнала датчика от входного.

И змерительный прибор предназначен для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблюдателя и устанавливается на щите или пульте оператора.

Одной из основных метрологических характеристик средств измерений является их погрешность. Погрешностью средства измерения - разность между показанием средства измерения и истинным значением измеряемого параметра.

Погрешность средств измерения определяется в результате поверки.

Датчики температуры

Для измерения температуры применяются датчики температуры – термопары и термопреобразователи сопротивления

Термопара состоит из двух разнородных проводников А и В. Одни концы проводников спаяны между собой и образуют горячий спай, имеющий температуру t, другие концы проводников образуют холодный спай, имеющий температуру t₀. При наличии разности температур между горячим и холодным спаями возникает термоЭДС Е(t;t₀), которая зависит от разности температур между горячим и холодным спаями.

Для термопар градуировочной характеристикой является зависимость термоЭДС от температуры горячего спая при постоянной температуре холодного спая. Для промышленно выпускаемых термопар в зависимости от материалов электродов устанавливают 10 типов градуировочных характеристик, которых принято называть номинальными статическими характеристиками (НСХ). Например, обозначение НСХ термопары ХА (хромель-алюмель) или ХК (хромель-копель).

Термопреобразователя сопротивления (ТПС) представляет собой медную или платиновую проволоку (чувствительный элемент), электрическое сопротивление которой зависит от температуры.

Градировочной характеристикой ТПС является зависимость изменений его выходной величины, т.е. сопротивления, от входной, т.е. температуры среды, в которую он помещен. Промышленность выпускает медные ТПС с НСХ 10М, 50М и 100М и платиновые с НСХ 1П, 10П, 50П, 100П, 500П. Цифра обозначает сопротивление при 0⁰С, буква – материал чувствительного элемента.

Для защиты от механических повреждений и воздействий среды электроды термопары и чувствительный элемент ТПС помещают в защитную гильзу с головкой. Головка имеет зажимы, куда выводятся свободные концы электродов и чувствительного элемента ТПС и присоединяются провода, соединяющие датчик с электроизмерительным прибором.

Как правило, НСХ термопар и ТПС задаются в виде таблицы или аналитического выражения.

Методика градуировки и поверки ТПС

Градуировка ТПС, т.е. определение его градуировочной характеристики, производится путем сличения значений сопротивления ТПС с показаниями образцовыми ртутного термометра.

Стенд для экспериментального определения градуировочной характеристики ТПС включает в себя термостат лабораторный (1), образцовый лабораторный термометр с ценой деления (2) и лабораторный измерительный мост постоянного тока (3), (рис.1.1)

ТПС (4) присоединяют к клеммам лабораторного измерительного моста и погружают в термостат, куда помещают и образцовый термометр.

После того, как измеряемое сопротивление установится на постоянном значении, контролируемом лабораторным мостом, при постоянной температуре, контролируемой по образцовому термометру, производят запись величин температуры среды и значения сопротивления. Эту операцию повторяют при погружении ТПС в лабораторный термостат, устанавливая в нем значения температуры через каждые 20⁰С, начиная 0⁰С до 100⁰С.

Полученные результаты наносят на график, по оси абсцисс которого откладывает значения температуры, определяемые по показаниям образцового ртутного термометра в ⁰С, а по оси ординат откладывают значение сопротивления градуируемого ТПС, определяемые по измерениям лабораторного измерительного моста в Ом. Полученная таким образом характеристика будет называться градуировочной характеристикой ТПС.

Поверку градуировки ТПС проводят в соответствии с ГОСТ 8.336-78. Для этого используют полученные значения сопротивления ТПС, определенные при значениях температуры 0, 20, 40, 60, 80, 100⁰С, сравнивают со значениями, указанными в НСХ, которые принимают за действительные значения. При сравнении определяют погрешность ТПС.

Абсолютная погрешность на каждой температурной отметке определяется по формуле:

DR = R_u - R_д (1.1)

где: R_u – значения сопротивления ТПС;

R_д – действительные значения ТПС, по НСХ, Ом;

Приведенная погрешность g определяется по формуле:

g = (DR / R_max) ^. 100% (1.2)

где: R_max – значение сопротивления по НСХ, соответствующее максимальному значению поверяемой температурной отметке.

Градуировка считается удовлетворительной, и термопреобразователь сопротивления пригоден к работе, если на каждой температурной отметке приведенная погрешность не превышает 5%.

Номинальная статическая характеристика поверяемого ТПС представлена в табл. 1.1.

Таблица 1.1