Лабораторная работа по изучению и поверке цифровых измерителей температуры

Цель работы заключается в изучении принципа действия и устройства цифровых средств измерения температуры, работающих в комплекте с термопреобразователями сопротивления, а так же в освоении операций по их поверке. Задание: 1. Изучение конструкции и принципа действия цифровых измерительных приборов; 2. Исследование метрологических характеристик и проведение поверки; 3. Обработка результатов поверки; 4. Заполнение протокола поверки. Назначение и принцип действия цифровых измерителей температуры. Цифровые микропроцессорные измерители предназначены для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями сопротивления. Общая структурная схема цифровых микропроцессорных измерителей представлена на рис. 1. Рис. 1. Структурная схема цифрового измерителя температуры: АЦП – аналогово-цифровой преобразователь; МП – микропроцессор; Д – дисплей. Сигнал с датчика поступает на аналогово-цифровой преобразователь, цифровой сигнал с которого обрабатывается микропроцессором и преобразуется в значение температуры в соответствии с заданной НСХ, значение температуры выводится на дисплей. Так же в схеме могут присутствовать и другие элементы, такие как коммутатор для возможности обработки данных с нескольких датчиков, запоминающее устройство для сохранения показаний, логические и выходные устройства для регулирования измеряемых величин, и др. Микропроцессорный программируемый измеритель-регулятор 2ТРМ1 имеет два входа датчиков и два выходных устройства, и может осуществлять независимое регулирование двух независимых величин по релейному закону, а так же регулирование одной величины по трехпозиционному закону, контроль разности двух измеряемых величин, формирование выходного тока 4-20 мА для регистрации или управления исполнительным механизмом по П-закону. Текущее выбранное измерение отображается на светодиодном четырехразрядном цифровом индикаторе. На рис. 2 изображена функциональная схема микропроцессорного программируемого измерителя-регулятора типа 2ТРМ1. Для подключения измерителя-регулятора типа 2ТРМ1 к термопреобразователям сопротивления используется трехпроводная схема подключения. Рис. 2. Функциональная схема микропроцессорного программируемого измерителя-регулятора 2ТРМ1. Схема передней панели 2ТРМ1 представлена на рис. 3. Управление и программирование 2ТРМ1 производится при помощи клавиш на лицевой панели. После включения прибора на дисплее 1 в течение 3 секунд будет отображаться код типа датчика, который используется. После чего на дисплее будет отображаться текущее значение температуры с одного из датчиков, и гореть индикатор соответствующего датчика 7 или 8. Для смены датчика следует нажать клавишу 10, при этом на дисплее 1 отобразится температура с другого датчика и загорится индикатор соответствующего датчика 7 или 8. Рис. 3. Схема лицевой панели измерителя-регулятора 2ТРМ1: 1 – дисплей; 2- индикатор задания уставки; 3 – индикатор задания гистерезиса; 4- индикатор включения первого выходного устройства; 5 – индикатор включения второго выходного устройства; 6 – индикатор вывода разности температур; 7 – индикатор вывода со второго канала; 8 – индикатор вывода с первого канала; 9 – кнопка увеличения/просмотра заданного значения уставки; 10 – кнопка уменьшения/смены канала; 11 – кнопка изменения параметров.

РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ

Целью поверки цифровых приборов является установление соответствия метрологических характеристик приборов паспортным данным. Установление этого соответствия производится путем сравнения максимальных значений основной абсолютной погрешности и вариации поверяемого прибора с пределами допускаемых основной абсолютной погрешности и вариации показаний прибора. Основную погрешность поверяемого прибора определяют для всех «круглых» значений температуры. Основную погрешность вычисляют как разность значения сопротивления, соответствующего выбранному значению температуры и определяемого по номинальной статической характеристике ТПС, и значения сопротивления магазина сопротивлений МС, соответствующего тому же значению температуры. Перед поверкой прибора необходимо подготовить протокол поверки, форма которого представлена ниже. Протокол поверки выполняется на отдельном листе отчета по лабораторной работе. В первый столбец протокола поверки заносят значения температур с шагом 50 0С, начиная с нижнего предела измерения и заканчивая верхним. Во второй столбец протокола поверки заносят значения coпротивлений, соответствующие этим значениям температур по номинальной статической характеристике ТПС. Пределы измерений для измерителя-регулятора 2ТРМ1 с различными типами датчиков занесены в таблицу 1. Табл. 1. Пределы измерений 2ТРМ1 с различными типами датчиков Тип датчика Диапазон измерений ТСМ -150…+200 ТСП -199…+650 Для определения годности прибора вычисляют пределы допускаемых основной абсолютной погрешности и вариации показаний прибора по формулам: доп =  (Rвп – Rнп ) / 100, (1) Vдоп = 0,5 (Rвп – Rнп ) / 100, (2) где Rвп, Rнп – значения сопротивления, соответствующие верхнему и нижнему пределам измерений прибора, Ом; – предел допускаемой основной приведенной погрешности прибора, . Изменяя сопротивление МС, устанавливают на дисплее прибора значение температуры, соответствующее нижнему пределу измерений прибора. Увеличивая сопротивление МС (прямой ход), последовательно устанавливают на дисплее прибора все выбранные значения температуры. Значения сопротивлений МС, соответствующие выбранным значениям температуры, заносят в протокол поверки. Затем, уменьшая сопротивление МС (обратный ход), вновь последовательно устанавливают на дисплее прибора выбранные значения температуры. Значения сопротивлений МС, соответствующие выбранным значениям температуры при обратном ходе, заносят в протокол поверки. Рассчитывают абсолютные погрешности показаний прибора для каждой отметки при прямом 1 и обратном 2 ходе и вариацию V прибора по формулам: 1 = R0 – Rпх , 2 = R0 – Rох , (3) V = Rпх – Rох, где R0 – значение сопротивления по таблице номинальной статической характеристики, соответствующее отметке шкалы, Ом; Rпх и Rох – значения сопротивлений МС, соответствующие отметке шкалы при прямом и обратном ходе, Ом. Устанавливают соответствие метрологических характеристик поверяемого прибора его паспортным данным, сравнивая максимальные значения основной абсолютной погрешности и вариации прибора с пределами допускаемых основной абсолютной погрешности и вариации. Если выполняются условия: max  доп , (4) , (5) то метрологические характеристики прибора соответствуют его паспортным данным и в протоколе поверки делают запись «Прибор годен для измерений». Если одно из условий не выполняется, то метрологические характеристики прибора не соответствуют его паспортным данным и в протоколе поверки делают запись «Прибор не годен для измерений». ПРОТОКОЛ поверки прибора типа 2ТРМ1 , НСХ ТСМ, класса точности 0,5. Поверка проводилась по эталону типа __________________________ , № _________ , класса точности ___________. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ Отметки шкалы Значение сопротивления по НСХ Отсчет по рабочему эталону Абсолютная погрешность прибора Вариация Прямой ход Обратный ход Прямой ход Обратный ход R0 Rnx Rox 1 2 V 0С Ом -150 17,105 15,81 15,674 1,295 1,431 0,136 -100 28,265 27,046 26,575 1,219 1,69 0,471 -50 39,225 38,084 37,807 1,141 1,418 0,277 0 50,000 48,932 49,000 1,068 1,0 0,068 50 60,702 59,865 59,635 0,837 1,067 0,230 100 71,400 70,131 70,297 1,269 1,103 0,166 150 82,096 81,126 81,170 0,97 0,926 0,044 200 92,791 91,609 91,688 1,182 1,103 0,079 Предел допускаемой основной Максимальная погрешность погрешности прибора 0,38 Ом. Прибора 1,431 Ом. Предел допускаемой Максимальная вариация вариации прибора 0,19 Ом. Прибора 0,277 Ом. Выводы Прибор не годен для измерений