Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 203

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

И з м е р и т е л ь н ы е п р и б о р ы (или просто приборы) предназначены для выработки сигнала измерительной инфор­

мации

(электрического,

пневматического, оптического

и др.)

в форме, доступной для непосредственного восприятия

наблю­

дателем. По форме выдачи информации

приборы подразделя­

ются на а н а л о г о в ы е ,

показания которых являются

непре­

рывной

функцией измеряемой величины,

и ц и ф р о в ы е ,

пока­

зания которых являются дискретными и представляются в циф­ ровой форме.

Сигналы измерительной информации могут быть е с т е с т ­

в е н н ы м и ,

не претерпевшими никаких преобразований, и

п р е ­

о б р а з о в а н н ы м и , претерпевшими целенаправленные

изме­

нения для

более удобного их использования.

 

В зависимости от вида информации измерительные приборы подразделяются на следующие группы:

1. Показывающие — приборы, которые обеспечивают только отсчет показаний.

2.Регистрирующие — приборы, которые обеспечивают ре­ гистрацию показаний. Эта группа включает два основных типа приборов: самопишущие, в которых показания записываются в виде диаграмм, и печатающие, в которых показания записыва­ ются в виде цифр.

3.Интегрирующие — приборы, в которых измеряемая вели­ чина интегрируется по времени или другой независимой пере­ менной.

4.Суммирующие — приборы, показания которых функцио­ нально связаны с суммой двух или нескольких величин, подво­

димых к прибору

по

различным каналам.

 

И з м е р и т е л ь н ы е

п р е о б р а з о в а т е л и

(или просто

преобразователи,

или

датчики) предназначены

для выработки

сигнала измерительной информации в форме, удобной для пе­

редачи, дальнейшего

преобразования,

обработки и

хранения,

но не поддающейся

непосредственному

восприятию

наблюда­

телем.

 

 

 

 

Измерительные преобразователи подразделяются на следу­

ющие основные группы:

 

 

 

1. Первичные — преобразователи, к

которым подводится из­

меряемая величина. Эти преобразователи

являются

первыми

в измерительной цепи и предназначены

для

первичного преоб­

разования физической измеряемой величины в форму, удобную

для дальнейшего

использования.

 

 

 

2. Промежуточные

—

преобразователи, которые

занимают

в

измерительной

цепи

место после первичного преобразователя

и

предназначены

для осуществления всех необходимых преоб­

разований (усиление, выпрямление, сглаживание и т.п.).

 

3. Передающие — преобразователи,

предназначенные для

дистанционной

передачи

сигналов

измерительной

инфор­

мации.

 

 

 

 

 

Преобразователи могут быть электрическими,

гидравличе­

скими, пневматическими,

пневмоэлектрическими,

электропнев­

матическими и т. п.

 

 

 

И з м е р и т е л ь н ы е

у с т а н о в к и предназначены

для вы­

работки сигналов измерительной информации в форме,

удобной

для непосредственного восприятия наблюдателем, и представ­ ляют собой совокупность функционально объединенных мер,

измерительных

приборов,

измерительных

преобразователей

и других

вспомогательных

устройств,

расположенных

в

одном

месте и

связанных единством конструктивного

исполнения.

И з м е р и т е л ь н ы е с и с т е м ы

предназначены для

выра­

ботки сигналов

измерительной информации в

форме,

удобной

для автоматической обработки, передачи и использования в ав­ томатизированных системах управления и представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой соответствующими каналами связи.

Перечисленные средства измерений состоят из отдельных звеньев — структурных элементов, важнейшими из которых яв­ ляются чувствительные и преобразовательные элементы, изме­

рительные механизмы,

регистрирующие и

отсчетиые

устрой­

ства.

 

 

 

Ч у в с т в и т е л ь н ы й

э л е м е н т — часть

первого в

измери­

тельной цепи преобразовательного элемента, находящегося под непосредственным воздействием измеряемой величины. В ка­ честве чувствительных элементов применяются самые разнооб­

разные, основанные на разных

принципах действия устройства,

начиная от простейших механических рычагов и кончая

слож­

нейшими фотоумножительными

устройствами, воспринимаю­

щими эффект воздействия отдельных элементарных

частиц.

П р е о б р а з о в а т е л ь н ы й

э л е м е н т — элемент, в

кото­

ром происходит одно из последовательных преобразований из­

меряемой физической

величины.

Каждое средство

измерений

имеет

от одного

до нескольких преобразовательных

элементов.

С

помощью

средств

измерений

измеряемые

физические

ве­

личины преобразуются

в

какую-либо выходную

величину,

ис­

пользуемую в

качестве

сигнала

измерительной информации.

Для таких преобразований применяется несколько структурных

схем,

основные из

которых

показаны

на

рис. 1.

 

 

 

 

 

В

простейшей

схеме

(рис. \,а) имеется

один

преобразую­

щий

элемент — первичный измерительный

преобразователь

ИЭ,

в котором измеряемая физическая величина

хвх

непосредствен­

но

преобразуется

в

сигнал

измерительной

информации

хВЫх

в виде естественной выходной величины. Такая схема

широко

используется в измерительных приборах

и

преобразователях.

 

В структурной схеме, приведенной на

рис. 1,6,

кроме

струк­

турного элемента 1, имеется еще несколько

(п)

звеньев

прямо­

го

последовательного

преобразования,

в

которых

измеряемая

физическая величина

хВх

преобразуется

в промежуточную

вы-

ходную величину Хпр и затем, после одного или ряда преобразо­ ваний, — в выходную величину Жвых, удобную для использова­ ния в измерительном механизме, отсчетном устройстве или для передачи в каналы линий связи.

Однако наиболее универсальными структурными схемами построения средств измерений являются схемы с обратными

связями

(рис.

1,в).

 

 

 

 

 

Применение

обратных

 

 

*6ы*

 

 

связей

(ОС)

дает

воз­

 

 

 

 

 

можность

 

построения

 

 

 

 

 

компенсационных

из­

 

г

 

 

 

мерительных

 

 

уст­

 

 

 

 

 

 

•

1 *" 1

Н

/7

''Дм

ройств,

 

обладающих

 

 

 

 

1

 

 

 

рядом

существенных

 

 

 

 

 

преимуществ

перед

те­

 

 

 

 

 

ми,

в

которых

обрат­

 

 

 

 

 

ные

связи

отсутствуют.

 

 

 

 

 

Схемы

с обратной

свя­

 

 

 

 

 

зью

обладают

способ­

 

 

 

 

 

ностью

учитывать

ре­

 

 

 

 

 

зультат

своего

дейст­

 

 

<7С

 

 

вия, с тем чтобы изме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нить его в случае необ­

 

 

 

 

 

ходимости,

 

а

также

Рис. 1.

Структурные

схемы

средств измерений.

способностью работать

 

 

 

 

 

независимо

 

от

некото­

 

 

 

 

 

рых внешних условий; они являются фильтрами для возмущений и др. Компенсационные измерительные устройства принципиаль­ но более точны, чем системы прямого измерения вследствие того, что измерение происходит почти без потребления энергии рабо­

чего процесса и объект измерения

почти

не нагружается. При

разработке

и конструировании средств

измерений стремятся

к тому, чтобы охватить обратными

связями как можно

больше

структурных

элементов. Однако

введение обратных

связей

в ряде случаев приводит к усложнению средств измерений, что, естественно, ограничивает их применение.

И з м е р и т е л ь н ы й м е х а н и з м — часть средства изме­ рений, состоящая из элементов, взаимодействие которых вызы­ вает их взаимное перемещение. Примером измерительного ме­ ханизма может служить измерительный механизм милливольт­ метра, состоящий из постоянного магнита с деталями машитопровода и подвижной рамки с пружинками или подвес­

ками, через которые к ней

подводится электрический ток.

Р е г и с т р и р у ю щ е е

у с т р о й с т в о — часть средства из­

мерений, предназначенная для записи показаний или представ­

ления их в цифровой

форме.

О т с ч е т н о е

у с т р о й с т в о — часть средства измерений,

предназначенная

для

отсчитывания значений измеряемой вели-

чины. Им является, например, шкала

и стрелка

показывающего

прибора.

 

 

 

Шкалой прибора называется часть отсчетного

устройства,

представляющая собой совокупность

отметок и

проставленных

у некоторых из них чисел или других

символов,

соответствую­

щих ряду последовательных значений

измеряемой

физической

величины. Шкалы приборов бывают прямолинейными, дуговы­ ми или круговыми, равномерными или неравномерными. Шка­ лы могут быть односторонними, двусторонними и безнулевыми.

Приборы

с

одним

диапазоном измерения

имеют

одинарную

шкалу, с несколькими — двойную, тройную

и т. д.

 

 

 

Указателем

прибора называется часть отсчетного устройст­

ва,

положение

которой относительно отметок шкалы определя­

ет

показания

прибора. Указателем может служить стержень

(стрелка),

луч

света, уровень (мениск) рабочей жидкости в из­

мерительной трубке или пузырек воздуха в ней.

 

 

 

Как правило, подвижным

элементом

является указатель,

но

в некоторых измерительных

приборах

предусматривается

не­

подвижный

указатель

и вращающийся

циферблат

со шкалой.

Конструктивно измерительные приборы могут быть выпол­ нены как одно целое, в общем корпусе, но могут состоять из не­ скольких частей в различных корпусах. Приборы в одном кор­ пусе чаще всего являются местными; приборы, состоящие из нескольких частей, обеспечивают дистанционную передачу по­ казаний.

Некоторые виды приборов выполняют несколько функций, обеспечивая, например, одновременно и выдачу показаний и за­ пись измеряемой величины. Часто эти же приборы снабжаются интегрирующим устройством, дополнительным электроконтакт­ ным устройством, предназначенным для осуществления автома­ тического регулирования или сигнализации о значении опреде­ ленного технологического параметра и т. п.

Измерительные

механизмы приборов,

преобразователи

и другие части помещаются в специальные

защитные корпуса,

предохраняющие их

от механических воздействий, пыли, влаги

и агрессивных газов. По форме корпуса могут быть квадратны­

ми, 'прямоугольными или

круглыми, а по габаритным разме­

рам — большими, малыми

и миниатюрными.

Форма, размеры и способы крепления приборов определены стандартами. Стационарные приборы приспособлены для вы­ ступающего или утопленного монтажа; переносные и лабора­ торные, как правило, устанавливаются на столах. Для удобст­ ва монтажа, обслуживания и ремонта некоторые приборы снаб­ жаются внутренним откидным или выдвигающимся кронштей­ ном, на котором крепятся основные детали и узлы измеритель­ ного механизма.

Средства измерений, применяемые на производстве для из­ мерений технологических параметров, а также при лаборатор-

ных и поверочных работах, могут быть подразделены на образ­ цовые и рабочие.

О б р а з ц о в о е с р е д с т в о и з м е р е н и й — это мера, из­ мерительный прибор или измерительный преобразователь, слу­ жащие для поверки по ним других средств измерений и утверж­ денные в качестве образцового.

Р а б о ч е е

с р е д с т в о и з м е р е н и й — это

измерительный

прибор или

преобразователь, применяемые

для

измерений, не

связанных

с

передачей размеров единиц

физических величин

другим средствам измерений.

§4. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

ИПАРАМЕТРЫ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИИ. СТАТИЧЕСКИЕ

ИДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Средства измерений обладают рядом свойств, определяю­ щих их поведение при различных режимах работы. Любое сред­

ство измерений

и каждый из

его

элементов могут

выполнять

свои функции лишь в том случае, если их выходная

величина

(обобщенная координата) хВых

связана с входной

величиной

(координатой)

Хвк устойчивой

зависимостью.

 

Различаются два режима работы измерительных устройств —

с т а т и ч е с к и й

(установившийся)

и д и н а м и ч е с к и й (не­

установившийся). Оба режима преобразования входной величи­ ны в выходную определяются соответственно статическими и ди­

намическими характеристиками.

С т а т и ч е с к а я

х а р а к т е ­

р и с т и к а средства измерений

есть функциональная зависи­

мость между входной и выходной величиной в установившихся режимах работы. В неустановившихся режимах работы стати­ ческая зависимость нарушается в силу присущей средствам из­

мерений инерционности. В этих случаях

средства измерений ха­

рактеризуются д и н а м и ч е с к и м и

х а р а к т е р и с т и к а м и ,

которые являются функциональными

зависимостями входных

и выходных величин (координат) в динамических условиях пре­ образования. Степень отклонения динамических характеристик от статических зависит от инерционных свойств средств измере­ ний и его элементов.

Знание статических и динамических характеристик средств измерений имеет большое значение как при собственно измере­ ниях, так и при их использовании в качестве датчиков в систе­ мах автоматического регулирования и управления. Расчет лю­ бой такой системы невозможен без знания статических и дина­ мических характеристик датчиков информации о ходе автоматизируемого процесса.

Статические характеристики могут выражаться с помощью уравнений, графиков и таблиц. В общем виде статическая ха­ рактеристика (или уравнение шкалы) измерительного прибора имеет следующий вид:

И. К. Петров

Смотрите также файлы