ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 145
Скачиваний: 1
рен. Основной метод измерения интервалов времени в диапазоне от секунд до микросекунд — это метод срав нения их с меньшими прокалиброванными интервалами времени. Измеритель состоит из кварцевого генератора калиброванных импульсов, вентиля и счетчика. На вен тиль поступает сигнал длительностью At с триггера формирующего устройства и последовательность им пульсов от генератора. За один цикл измерения в счет чике фиксируется двоичный код, соответствующий вре менному интервалу А^.
В аппаратуре, использующей один нуль-орган, не возможно измерять расходы, меньшие 0,3 Gмакс. При таких малых расходах сигналы от обоих магниточндукционных генераторов накладываются друг на друга. За служивает внимания способ измерения расхода, позво ляющий измерять очень малые расходы. Он заключает ся в том, что матнитопроводящие пластины .располагают на крыльчатках таким образом, что при расходе, равном нулю, импульсы первого и второго магнитонндукционных генераторов сдвинуты относительно друг друга на 180°. Во избежание наложения импульсов при больших расходах максимальный угол относительного разворота крыльчаток ограничивается. Измерительное устройство при таком способе несколько усложняется: применяют реверсивный счетчик, в 'котором импульсы эталонной ча стоты не суммируются в интервале времени между им пульсами первого и второго магнитоиндукционного гене ратора, а вычитаются между импульсами второго и первого. В результате в счетчике фиксируется значение, равное 2At.
Испытания показали, что измерение временного ин тервала может быть проведено со среднеквадратичной погрешностью, не превышающей 0,3% максимального значения At [Л. 51],
Для электронно-цифровых способов измерений, сущ ность которых состоят в счете числа импульсов генера тора эталонной частоты, укладывающихся в измеряемом временном интервале, характерно наличие погрешностей, вызванных неопределенностью и рассеянием моментов прихода старт-и стоп-импульсов.
При измерении At частота заполнения промежутка времени между отмечающими импульсами должна обе спечить заданную погрешность ôB . В то же время излиш нее увеличение частоты заполнения приводит к значи-
104
тельному усложнению вторичной схемы. Очевидно, что желательно найти минимальную частоту заполнения, причем понижение необходимой частоты заполнения мо жет быть достигнуто увеличением Д^ и, следовательно, с этой точки зрения выгодно понижать угловую скорость измерительной системы и увеличивать угол сдвига ср упругосвязанной крыльчатки.
Величина угла срмакс ограничивается упругими свой ствами пружины и при угле более 180° труднотіолучить линейную характеристику упругого элемента. Промежу ток времени Д^ в секундах при оборотах крыльчатки п об/мин и угла сдвига отметчиков <ср в градусах выра зится :
п- 360 6л
Расчет необходимой частоты заполнения ведется по Мтш, так как только в этом случае в измеряемом про межутке времени будет находиться минимальное количе ство заполняющих импульсов, которые определяют точ ность измерения At.
Зависимость промежутка времени от массового рас хода At = f(G) линейна. Если коэффициент кратности из меряемых расходов T) = G„aK,c/GMI,m' то отношение
Д<макс/Д4пга ТЭКЖе будет раВНО Т] Я ТОГДа Д4іакс= ,пА^іин или
д j. |
. Аммане |
Умако |
" ' м и н |
-л |
Ry,,, |
В устройствах дискретного счета абсолютная погреш ность измерений всегда составляет ± 1 гц. Таким обра зом, зная заданную погрешность измерения об и найдя Д^мшь можно определить оптимальную частоту следова ния заполняющих импульсов. Для этого приравниваем заданную погрешность измерения в абсолютной величи не от Д^міш к одному периоду искомой частоты. При погрешности б6, выраженной в процентах, формула для определения частоты заполняющих импульсов выразится:
f |
100 |
|
' |
д/..„..-о\ " |
?макс°б |
•и формула погрешности по частоте заполнения выразит ся как
6 |
І ^ . . |
W o . |
|
тмакс/ |
|
105
Все вышеприведенные выражения рассматривают процесс измерения, когда зависимость промежутка вре мени от расхода линейна и при условии отсутствия рас хода, но вращения чувствительных крыльчаток, импуль сы, генерируемые соответствующими индукционными узлами, не имеют никакого временного расхождения. Очевидно, что если на холостом ходу расходомера от метчики крыльчаток генерируют в соответствующих магннтоиндукцнонных узлах импульсы с каким-то вре менным расхождением, то тогда при наличии расхода промежуток времени At будет слагаться из ДА, завися щего от величины расхода, и .ДА, определяемого посто янным углом ф2 рассогласования холостого хода. Абсо лютная величина ДА будет изменяться в зависимости от оборотов крыльчаток, а относительная величина будет зависеть еще и от величины ДА-
Вторичная измерительная |
схема |
измеряет сумму ДА |
и ДА. Поэтому наличие ДА |
может |
существенно снизить |
точность измерения. Вопрос о совпадении отмечающих импульсов важен еще и потому, что очень часто из-за конструктивных соображений индукционные датчики сме щаются относительно друг друга по наружной поверх ности корпуса расходомера. Это вызывает необходи мость аналогичного смещения отметчиков на подвижных крыльчатках расходомера.
Отношение абсолютной величины ДА к' величине ДА будем называть относительной погрешностью Ô7 проме жутка времени At от несогласования индукционных от метчиков:
s >=4TT - І О О 7 О = Т ^ - І О О Ѵ . .
Из зависимости Д^ от оборотов и угла рассогласова ния видно, что при {jp2=const равенство ДА=<Р2/('г*6) или ор2=СДАп представляет уравнение равносторонней гиперболы, отнесенной к асимптотам (асимптоты приня ты за оси координат). Очевидно, что ДА и п имеют одинаковые знаки, так как их произведение равно поло жительной величине срг/б. Из этого следует, что от несо гласования отметчиков при переменных оборотах крыль чаток погрешность своего знака менять не может. Знак погрешности определяется лишь тем, какой из отметчи ков первым генерирует импульсы при холостом ходе расходомера. Очевидно, что при возрастании оборотов ДА уменьшается, приближаясь к нулю.
10G
В расходомерах с выходным сигналом в виде проме жутка времени At возможно три варианта привода чув
ствительных крыльчаток: |
синхронный |
и |
асинхронный |
|||
электроприводы и гидропривод. JB случае измерения ин |
||||||
тегрального |
расхода |
характеристика |
G=f(At) |
должна |
||
проходить |
через нуль |
и |
относительная погрешность Ô7 |
|||
в диапазоне измерений не должна превышать |
заданной |
|||||
величины. При синхронном приводе At% по |
абсолютной |
|||||
величине будет постоянной, поэтому, по мере |
возрастания |
расхода относительная погрешность будет уменьшаться.
Так как в расходомерах с гидроприводом с увеличе нием расхода возрастают At\ и обороты крыльчаток, а A4 падает, то погрешность измерения с увеличением расхода также будет уменьшаться.
При асинхронном приводе с увеличением расхода зна чение Ah возрастает, а обороты падают. Это вызывает увеличение А/_ по абсолютной величине. При условии, что Ati много больше At2 на малых расходах, Ô7 с уве личением расхода понижается, та к как в рабочем диа пазоне величина А^і возрастает в несколько раз, а скольжение электропривода не превышает 10—15%.
Таким образом, в режиме .малых расходов при всех вариантах приводов крыльчаток относительная погреш ность Ô7 максимальна. Поэтому расчет допустимого угла рассогласования ведется относительно А і ш ш . При этом зная А^іміщ и исходя из требуемой точности, определяют А/гмпш а затем и угол срг, соответствующий Д4мнн, причем обозначения «макс» и «мин» в индексах относятся соот ветственно к максимальному и минимальному расходу независимо от их величины. Так, при синхронном приво
де |
И м ако = Лми _ При аСИНХрОННОМ ПрИЪОДе « м а К о < « м и н " И |
При |
ГИДрОПрИВОДе Л м а к с > " м і т . |
Подставляя значения промежутков времени Atimm и Д*2міш в выражение погрешности Ъъ последнюю можно выразить через углы рассогласования:
g |
__А^2ыи- 100° / __ |
6ѵі"»""«!Уа |
—- ^7!-7!» |
7 |
Л / 1 ы и _ |
6 Уілако"мИіі |
?імакс |
Искомое угловое рассогласование отметчиков может быть выражено через угловое рассогласование индукци онных преобразователей
^7?імакс
107
где т)п = ИмаксМмин — коэффициент изменения скорости расходомера.
Для синхронного привода цп = і, для асинхронного — несколько меньше единицы. Для расходомеров с гидро приводом Пп примерно равен коэффициенту кратности расходов. Это объясняется тем, что в расходомерах с гид роприводом, как правило, приближенно можно считать зависимость оборотов от скорости потока прямо пропор циональной.
На рис. 28 показано изменение погрешности 67 в за висимости от величины л при угле рассогласования
Рис. 28.
Фмако=180°, коэффициенте т)и = Ю и при ф 2 = Г , ф2 = 30' и Ф2=10'. Пунктирными линиями показано изменение требуемой величины срг при вышеуказанных условиях для ô 7 = l % и 07 = 0,5%. Из графика в и д н о , что при увеличе нии коэффициента л требования на согласование отмет чиков существенно повышаются.
•При определении коэффициента цп необходимо учи тывать, что скорость потока 'Изменяется в зависимости от
плотности |
потока. |
Поэтому |
определяя |
иМ акс |
прибора, |
следует обороты |
крыльчаток |
выбирать |
для минимально |
||
возможной |
плотности, а при |
определении п м ш |
исходить |
из условия наибольшей возможной плотности измеряемо го потока. Подсчет угловой скорости производится по обычной формуле д л я оборотов идеальной крыльчатки
108
с шагом In
pS/n
В случае измерения мгновенных расходов допустимо, чтобы градуировочная характеристика не проходила через нуль и некоторую нелинейность, так как интерес представляют лишь измерения величины Atz в диапазоне измерения. •
Рассмотрим вопрос допустимого углового рассогласо вания отметчиков при измерении мгновенных расходов. Для этого случая обозначим A4 как Atzo- Отметим, что при синхронном приводе крыльчаток всегда A4o=const и рассогласование отметчиков должно лишь обеспечи вать возможность измерения Д^.
При асинхронном приводе А4о запишется:
Уго |
Уго |
Уго |
" м ч д — "макс _ |
Уао$ |
"° 6/îM a K 0 |
"мин'6 |
6 |
"мин"макс |
6'г макс |
г д е "мня — "макс _ _ s е с т ь скольжение асинхронного при-
" м и п
вода расходомера при условии совпадения птт с оборо тами холостого хода двигателя, что, как правило, с до пустимой степенью точности и встречается на практике.
Тогда
Мго |
i Q Q o / |
У а о ^ д |
ф |
йаоУмакс |
Сравнивая полученное выражение с предыдущими, можно отметить, что в знаменателе коэффициент ни за меняется на s. Для обычных асинхронных двигателей тіп в несколько раз больше s. Так, для рассмотренного выше расходомера с электродвигателем при s=0,1 т)п = =0,9 и, следовательно, фго больше фг в 9 раз.
Для расходомеров с гидроприводом аналогично пре дыдущему
дуі |
, |
Уго |
Уго |
Уао$ |
|
5 7оУмако |
2 0 |
~~ |
'Wo-6 |
6л М П І І — |
6 п м а к с |
и |
sr,. 100% • |
Однако в этом случае s величина |
отрицательная, так |
|||||
как с ростом расхода обороты |
растут. |
|
||||
В отличие от асинхронного привода |
в расходомерах |
|||||
с гидроприводом |
эффект от применения |
характеристики |
109