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
Показания миллиамперметра, мА | Показания манометра, кгс/см2 | Вариация, кгс/см2 | |
прямой ход | обратный ход | ||
0,304 | 0,296 | 0,008 | |
0,624 | 0,616 | 0,008 | |
0,944 | 0,944 | ||
1,272 | 1,272 |
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%.