Лаб раб Сапфир

Лабораторная работа 4

Тема:Изучение конструкции и поверка измерительного преобразователя
давления и разности давлений Сапфир 22

Цель работы:
1. Изучение конструкции Сапфир 22-ДИ
2. Настройка Сапфир 22-ДИ


Теоритическое обоснование

1 Изучение конструкции Сапфир 22

Назначение, устройство ИП Сапфир 22-ДИ

ИП предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивает непрерывное преобразование значения измеряемого параметра (давления избыточного) в унифицированный токовый выходной сигнал в пределах 0-5 или 0-20 или 4-20 мА постоянного тока.
ИП могут работать со вторичными регистрирующими и показывающими приборами, регуляторами и другими устройствами автоматики, работающими от стандартного входного сигнала 0-5 или 0-20 или 4-20 мА постоянного тока.
Электрическое питание преобразователей осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением (36+0,72)В 22БП-36.
ИП состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока.
Измеряемый параметр подаётся в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещённого в измерительном блоке.
Электронное устройство ИП преобразует изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми плёночными тензорезисто-рами, прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Схема преобразователей Сапфир 22-ДИ представлена на рис.1.
Принцип действия Сапфир 22-ДИ основан на изменении электрического сопротивления полупроводникового на кремниевой основе тензорезистора при его деформации под действием измеряемого давления.
Мембранный тензопреобразователь 4 размещен внутри корпуса 6. Измеряемое давление подается в камеру 5 воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая её прогиб и изменения сопротивления тензорезисторов. Полость 3 сообщена с окружающей атмосферой.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.


1 - электронное устройство, 2 - гермовывод, 3 - полость сообщения с окружающей атмосферой, 4 - мембранный тензопреобразователь, 5 - рабочая камера, 6 - штуцер.

Рисунок 1 - Схема преобразователей Сапфир-22 ДИ моделей 2151,2161. 2171; Сапфир-22 ДИВ модели 2351

Электронный преобразователь смонтирован на трех платах 4,5,13 (рис.2) размещенных внутри специального корпуса 3. Корпус закрыт крышками 2, 6, уплотненными резиновыми кольцами. Преобразователь имеет сальниковый кабельный ввод 11 клеммную колодку 19 для подсоединения жил кабеля и болт 12 для заземления корпуса. Корректоры 9 и 10 служат соответственно для плавной настройки «диапазона» и «нуля» выходного сигнала Перемычки 16 и 17 служат для грубой настройки «нуля» выходного сигнала.
Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.
Принцип действия основан на изменении сопротивления тензорезистора тензопреобразователя, размещённого в измерительном блоке, в зависимости от изменения разности давлений.
Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
Чувствительным элементом является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми, плёночными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединённая с металлической мембраной тензопреобразователя.

Назначение, устройство ИП Сапфир 22-ДД


Рисунок 2 - Схема преобразователя Сапфир 22 Ех-ДД модели 2440

Принципиальная схема преобразователей Сапфир 22 Ех-М-ДД моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440, 2444 представлена на рис. 2
Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещён внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремний органической жидкостью, и отделён от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3. Воздействие измеряемой разности давлений (большее давление подаётся в камеру 7, меньшее - в камеру 12) вызывает изгиб мембран 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов.
Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.
Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.
Электронный преобразователь смонтирован на трёх платах 5,7,9 рис. 2, размещённых внутри специального корпуса 6.
Плата 9 закрыта кожухом 10,который крепится двумя винтами 16. Корпус 6 закрыт крышками 4 и 8, уплотнёнными резиновыми кольцами. Преобразователь имеет сальниковый ввод 13, клеммную колодку 1 для присоединения жил кабеля, винт 2 для присоединения экрана, в случае использование экранированного кабеля, и болт 14 для заземления корпуса. Клеммная колодка закрыта и опломбирована.
Корректоры 11 и 12 служат соответственно для плавной настройки "диапазона" и "нуля" выходного сигнала.
Перемычки ХВ5 и ХВ6 служат для ступенчатого смещения "нуля", перемычки ХВ7- для ступенчатой настройки "диапазона" выходного сигнала.
Схема электронного преобразователя позволяет осуществить контроль выходного токового сигнала без разрыва цепи нагрузки при помощи миллиамперметра, подключенного к выводам 3-4 XTI
Искробезопасность электрических цепей достигается за счет ограничения тока и напряжения в его электронных цепях до искробезопасных значений, а также за счет выполнения конструкции преобразователя в соответствие с требованиями ГОСТ 22782.5-78.
I I I * I I I I
V V
I I
ц
ц
I I I 1
I I
Ограничение тока и напряжения в электрических цепях преобразователя до искробезопасных значений, достигается наличием в блоке преобразования сигналов БПС-24 или БПС-90 барьера защиты и гальванического разделения в сигнальной цепи и цепи питания.


2 Настройка

Перестройка на другой диапазон намерений, смещение «нуля» производится с помощью элементов ступенчатой и плавной настройки перемычек 14 - 17 и корректоров 9, 10 (рис.2).
Перестановка перемычек производится в процессе настройки преобразователя. Перестановку перемычек следует производить при отключенном питании преобразователя.
Преобразователь настраивается в случае перенастройки на другой диапазон измерений, установки нуля со смещением более чем на 10% от диапазона измерений, в случае ремонта.
Настройку преобразователя производите следующим образом:
установите преобразователь в рабочее положение на грузопоршневой манометр;
освободите доступ к корректору «нуля» к корректору диапазона для чего снимите табличку 8;
соберите схему указанную на рис.3, и откройте вентили к преобразователю линию для подачи давления;
снимите крышку 6 и при необходимости перенастройки преобразователя в соответствии с выбранными преподавателем значениями диапазона измерений и смещения нуля установите перемычки 14-17 согласно таблице;
включите питание, выдержите преобразователь во включенном состоянии 30 мин (время прогрева электроники) - преобразователь готов к работе;
установите значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого давления. Для этого подать в преобразователь давление равное нижнему предельному значению, и установить с помощь корректора «нуля» соответствующее ему значение выходного сигнала;
если корректор «нуля» 10 не обеспечивает достижение заданного значения выходного сигнала, поменять положение перемычки 16 на соответствующее соседнее отключив на это время питание;
установите значение выходного сигнала, соответствующее верхнему предельному значению измеряемого давления. Для чего увеличить измеряемое давление до верхнего предельного значения и установить с помощью корректора диапазона 9 соответствующее ему предельное значение выходного сигнала. Если корректор диапазона 9 не обеспечивает достижение данного диапазона измерения выходного сигнала, поменяют положение перемычки 17 на соответствующее соседнее отключив на это время питание;
уменьшить измеряемое давление до нижнего предельного значения и с помощью корректора «нуля» вновь установить значение выходного сигнала, соответствующее этому давлению. Для корректировки «нуля» необходимо освободить направляющее отверстие корректора «нуля» 10 от винта. Для корректировки диапазона необходимо снять табличку 8 и освободить направляющее отверстие корректора диапазона 9 от винта;
выполняют операцию по п.п.6, 7, 8 несколько раз пока предельные значения выходного сигнала не будут установлены с требуемой точностью;
установить на место крышку 6 и табличку 8.

3 Обработка результатов
Задавая значения измеряемого давления через каждые 20% диапазона измерения измерьте выходной токовый сигнал, соответствующие этим значениям и занесите в таблицу поверки.
Расчётное значения выходного сигнала соответствующее измеряемому
давлению определяется по формуле:

где IH, ik - начальное и конечное значения выходного сигнала, мА;

Р -значение измеряемого давления, кгс/см (МПа);
ршк - верхний предел измерения (шкала) прибора, кгс/см2 (МПа).
Абсолютная погрешность определяется по формуле:

где AI - абсолютная погрешность, мА;
I - значение выходное сигнала соответствующее измеряемому давлению Р, мА
Приведённую погрешность определите по формуле:

Вариацию определите по формуле:

где In/x, iq/x значения выходного сигнала при прямом и обратном ходе измеряемого давления для одного и того же значения, мА



Таблица поверки
№/№ п/п

Поверяемое значение шкапы в Мпа (кгс/см2)

Расчётное значение выходного сигнала, мА

Действительное значение выходного сигнала, мА

Вариация МА





п/х

о/х




1 - винт для подсоединения экрана кабеля; 2,6 - крышка; 3 - корпус; 4,5,13 - платы; 7 - крышки; 8 -табличка; 9 - корректор настройки «диапазона»; 10 - корректор настройки «нуля»; 11 - кабельный ввод; 12 - винт заземления прибора; 14,15 - перемычки для изменения диапазона измерения; 16 - перемычки для грубой настройки «нуля»; 17 - перемычки для грубой настройки «диапазона»; 18 - винт крепления крышки 7; 19 - клеммная колодка.

Рисунок 2 - Электронный блок Значение смещения «нуля» выходного сигнала в % от наибольшего диапазона измерений модели

Положение перемычки 16(Рис.2)

Положение перемычки 1 7(Рис.2)

Положение перемычек 14 и 15(рис.6) для преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала




Значение требуемого диапазона измерений в % от наибольшего диапазона измерений модели





100

63

40

25

16



От -10 до +7

1

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2

АА и ВВ


От +7 до +24

2

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2



От +24 до +41

3

-

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2



От +41 до +58

4

-

-

5 или 4

4 или 3

3 или 2



От +58 до +75

5
*

-

-

-

4 или 3

3 или 2



От +75 до +90

6

-

-

-

-

3 или 2



От -10 до -27

2

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2

АВ и АВ


От -27 до -44

3

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2



От -44 до -61

4

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2



От -61 до -78

5

6

6 или 5

5 или 4

4 ил 3

3 или 2



От -78 до -100

6

6

6 или 5

5 или 4

4 или 3

3 или 2



Таблица 2











RH- резистор нагрузки 1,2 кОм;
ИП -милливольтметр;
G - источник питания 22-БП-36;
Р - давление от грузопоршневого манометра.
Рис. 3. Схема поверки Сапфир 22-ДИ.








Контрольные вопросы
1. Для чего предназначен ИП Сапфир 22-ДИ ?
2. На чем основан принцип действия ИП 22-ДИ ?
3. Что является чувствительным элементом ИП ?
4. Из скольких блоков состоит ИП ?
5. Какие элементы расположены в электронном блоке ?
6. Как устроен измерительный блок ?
7. Как подготавливают к работе ИП ?
8. Как настраивается выходное значение соответствующее нижнему значению измеряемого перепада ?
9. Как настраивают диапазон изменения выходного сигнала при верхнем предельном значении измеряемого перепада давления ?
Ю.Как определяют выходное значение расчетного токового сигнала соответствующее измеряемому перепаду ?
11 .Как определяется годность ИП ?













15

Приложенные файлы

  • doc 11170210
    Размер файла: 166 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий