Идеальная линейная характеристика

Содержание

Задание на курсовую работу

Введение

1. Построение графика функции E = f(t)

1.2 Идеальная линейная характеристика

2. Точность преобразования и линейность

3. Разрешающая способность АЦП

4. Линеаризация НСХ преобразователя

5. Выбор и обоснование принципа работы узла АЦП

6. Определение времени преобразования измерительного

преобразователя

7. Структурная схема измерительного преобразователя

Заключение

Список литературы

Задание на курсовую работу

1. Исходные данные:

1) тип датчика – термопара: ТХА(К);

2) диапазон температуры – от 600 до 1100 °С;

3) входной сигнал – термо-э.д.с. (ГОСТ 6616-94 (ГОСТ Р50342-92), ГОСТ Р8.585 – 2001 (ГОСТ 3044-84));

4) выходной сигнал – двоичный код, пропорциональный температуре;

5) класс точности – 0,25;

6) время реакции датчика на изменение температуры – более 10 сек.;

7) гальваническое разделение между входными и выходными цепями.

2. Задание:

1) построить график функции E = f(t),

где E – термо-электродвижущая сила (термо-э.д.с.) термопары (мВ);

t – температура (°С);

2) построить прямую, соединяющую крайние точки заданного диапазона температуры, т.е. идеальную линейную характеристику преобразования по температуре;

3) определить максимальную в заданном диапазоне температуры погрешность нелинейности характеристики и сделать вывод о необходимости линеаризации, исходя из заданного класса точности с учетом запаса по погрешности не менее 20% от заданного (0,25);

4) определить разрешающую способность (разрядность) аналого-цифрового преобразования с учетом линеаризации, учитывая, что максимальная погрешность преобразователя в соответствии с ГОСТ 8.009 «Метрологические характеристики средств измерения» не должна превышать ± 5 квантов (единиц младшего разряда);

5) определить число участков линеаризации, обеспечивающих заданную точность преобразования, и предложить вариант линеаризации НСХ преобразователя по температуре любым способом (кусочно-линейная аппроксимация, прямое преобразование с помощью ПЗУ, другое);

6) выбрать и обосновать принцип работы узла аналого-цифрового преобразования;

7) разработать структурную (функциональную) схему измерительного преобразователя, указав основные функциональные узлы с учетом особенностей измерения температуры датчиком-термопарой (э.д.с. низкого уровня, компенсация температуры свободных концов). Составить описание устройства и принципа действия измерительного преобразователя по структурной (функциональной) схеме: функциональное назначение и необходимость в составе прибора каждого узла схемы.

Введение

В настоящее время широко используется преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, что связано с тем, что данные, представленные в цифровом виде легко обрабатывать с помощью существующих вычислительных устройств и реализовывать дешевые системы обработки и передачи данных. Преобразовывая в цифровую форму с помощью АЦП такие аналоговые величины, как температура, давление, скорость, звук, можно реализовать различные устройства обработки данных, отличающиеся высоким качеством работы при малой стоимости и простоте.

В связи с тем, что сейчас существует широкий выбор различных интегральных схем, сочетающих в одном кристалле все необходимые функциональные узлы для построения высококачественных и эффективных систем обработки различных физических параметров, то это позволяет ввести цифровую обработку сигналов любому разработчику, который в ней нуждается.

Не маловажным является различные датчики, которые нужны для измерения различных данных где порой человеку быть не суждено. Одними из них являются датчики измерения температуры или просто термодатчики. Различают следующие виды датчиков:

1. Жидкостные термометры. Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма материала, из которого сделан датчик (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.

2. Механические термометры. Термометры этого типа также по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль.

3. Электрические термометры. Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.

Электрические термометры более широкого диапазона основаны на термопарах (контакт между металлами с разной элетроотрицательностью создаёт контактную разность потенциалов, зависящую от температуры). Наиболее точными и стабильными во времени являются термометры сопротивления на основе платиновой проволоки или платинового напыления на керамику. Наибольшее распространение получили PT100(сопротивление при 0°С - 100Ω) PT1000(сопротивление при 0°С - 1000Ω) (IEC751). Температурный диапазон -200 +800°С.

4. Оптические термометры. Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных параметров при изменении температуры.

Все термодатчики имеют нелинейную зависимость выходного сигнала от температуры (кроме тех, что были созданы с помощью интегральных микросхем).

В данной курсовой работе представлен процесс создания измерительного преобразователя для датчика термопары. Рассмотрим термопару ТХА(K).

1. Построение графика функции E = F(t)

Для построения НСХ - номинальной статистической характеристики (зависимость термо-э.д.с. термопары ТХА(К) от температуры) используем данные ГОСТ 3044-84 «Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики» (табл. 1).

Таблица 1

№ точки	температура рабочего конца, єС	Т. э. д. с., мВ для температуры, єС	Т. э. д. с., мВ для температуры, єС идеальной прямой	погрешность нелинейности
		24,902	24,902
		25,327	25,30612	0,02088
		25,751	25,71024	0,04076
		26,176	26,11436	0,06164
		26,599	26,51848	0,08052
		27,022	26,9226	0,0994
		27,445	27,32672	0,11828
		27,867	27,73084	0,13616
		28,288	28,13496	0,15304
		28,709	28,53908	0,16992
		29,128	28,9432	0,1848
		29,547	29,34732	0,19968
		29,965	29,75144	0,21356
		30,383	30,15556	0,22744
		30,799	30,55968	0,23932
		31,214	30,9638	0,2502
		31,629	31,36792	0,26108
		32,042	31,77204	0,26996
		32,455	32,17616	0,27884
		32,866	32,58028	0,28572
		33,277	32,9844	0,2926
		33,686	33,38852	0,29748
		34,095	33,79264	0,30236
		34,502	34,19676	0,30524
		34,909	34,60088	0,30812
		35,314	35,005	0,309
		35,718	35,40912	0,30888
		36,121	35,81324	0,30776
		36,524	36,21736	0,30664
		36,925	36,62148	0,30352
		37,325	37,0256	0,2994
		37,724	37,42972	0,29428
		38,122	37,83384	0,28816
		38,519	38,23796	0,28104
		38,915	38,64208	0,27292
		39,310	39,0462	0,2638
		39,703	39,45032	0,25268
		40,096	39,85444	0,24156
		40,488	40,25856	0,22944
		40,879	40,66268	0,21632
		41,269	41,0668	0,2022
		41,657	41,47092	0,18608
		42,045	41,87504	0,16996
		42,432	42,27916	0,15284
		42,817	42,68328	0,13372
		43,202	43,0874	0,1146
		43,585	43,49152	0,09348
		43,968	43,89564	0,07236
		44,349	44,29976	0,04924
		44,729	44,70388	0,02512
		45,108	45,108