Расходомеры

Q

Р

R

О

Температурные зависимости термосопротивлений

А) Для Me;

Б) для полупроводников.

Величина выходного сигнала термосопротивлений измеряется с помощью автоматических мостов и логометров.

В автоматических электронных мостах применяется автоматическое мостовые измерительные схемы которые служат для измерения электрических сопротивлений, индуктивности и емкости.

Мостовая схема может быть двух видов: неравновесная и уравновешенная.

Электрическая схема неравновесного моста представляет собой электрическую цепь состоящую из четырех плеч (элементами плеч могут быть сопротивления, емкости индуктивности) и индуктора И, включенного в диагональ моста (б, г) и источника питания, включенного в диагональ а, в. Равновесие моста характеризуется отсутствием напряжения в его вершинах -б, г, и отсутствием тока через индикатор И.

Этому соответствует равенство R1 * R4 = R2 * R3

Изменение R4=Rx повлечет за собой нарушение равновесия моста и по

его измеряемой диагонали потечет ток

___________ U_ab(Rl*R4-R2*R3) ___________

I= Ru(R1 + R3)(R2 + R4) + R2R4(R1 + R3) + R1R3(R2 + R4)

Uab - напряжение питания моста;

Rи - сопротивление индикатора

Из выражения видно, что измерения в этом случае зависят от напряжения питания моста, поэтому требуется стабилизация напряжения. Индикатор градуируется в единицах измерения, этот метод называют методом непосредственного отчета.

Уравновешенный мост отличается тем, что при измерении добиваются того, чтобы в измерительной диагонали ток был равен 0. Например: изменим R₂, тогда получим: I₀=0,I₁=I₂,I₃=I₄,I₃R₁=I₄R₄, поделив почленно, имеем:

^I₂^R₂^-I₃^R₃

R₁/R₂=R₄/R₃, откуда R_X=R₄ =(R₂R₃)/R₁

В случае замены R на Z все рассуждения, которые приведены выше, справедливы для мостов переменного тока.

Нулевой метод измерения обеспечивает высокую точность измерения, ошибка не более 0,5%.

Для исключения влияния температуры окружающей среды на величину сопротивления соединительных проводов, применяется трехпроводная схема подсоединения датчика.

Схема работы:

При изменении R_x происходит разбаланс моста и в точках А, С появляется напряжение, это напряжение усиливается усилителем У, на выходе которого подключен реверсивный двигатель Rд, который перемещает движок риохорда, соединенный с указателем шкалы прибора в соответствующую сторону, пока напряжение в точках А и С будет равно 0.

R_H, r_H - сопротивления грубой и точной подгонки начала шкалы;

R_p - сопротивление риохорда;

R_k r_k - сопротивления подгонки конца шкалы;

R_m - сопротивление индуцирующее риохорд;

Rл, Rл₂ - сопротивления линии связи;

У - усилитель;

Рд - реверсивный двигатель;

Схема работы уравновешенного моста

Пирометры (схема на листах)

Все рассмотренные выше термометры предусматривают прямой контакт между чувствительным элементом и измеряемым телом или средой, такие измерения называются контактными.

Верхний предел этих методов ограничен значениями 1800 - 3000 С. Однако иногда нужно измерять значения > 3000 °С, в некоторых случаях недопустим контакт со средой.

В этих случаях применяют бесконтактные методы, которые измеряют температуру по тепловому излучению. Их называют пиромерами (приборы работающие по этому методу).

Для измерения высоких температур технологических процессов применяют следующие пирометры:

а) квазимонохроматический;

b) полного излучения;

с)спектрального излучения

• Квазимонохроматический пирометр - действие которого основано на использовании зависимости температуры от спектральной энергетической яркости, описывающейся законом Планка.

• Пирометром спектрального излучения называется пирометр, действие которого основано на использовании зависимости температуры от отношения спектральной энергетической яркости для двух или более фиксированных длин волн.

• Пирометром полного излучения называется прибор, действие которого основано на зависимости температуры от интегральной энергетической яркости излучения.

2. Методы и средства измерения давления Контроль за большинством технологических процессов связан с измерением давления газа или жидкости.

Если давление измеряется в аппарате с жидкостью или газом, то оно характеризует внутреннюю энергию среды и является одним из параметров состояния.

При измерении различают абсолютное давление, избыточное давление Р и вакуумметрическое давление Рв:

Ра = Р + Ратм Рв = Ратм - Ра

Средства измерения, предназначенные для измерения давления, называются манометрами.

Они делятся на:

1. барометры - измеряют атмосферное давление;

2. манометры избыточное давление - когда давление больше атмосферного;

3. вакуумметры - когда давление меньше атмосферного;

4. манометры абсолютного давления;

5. напоромеры и тягомеры, когда давление меньше 40 МПа;

6. дифманометры, которые замеряют перепад давлений.

В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия давления на чувствительный элемент средства измерения давлений делятся на:

1. жидкостные;

2. деформационные (упругие);

3. пьезоэлектрические;

4. магнитоупругие;

5. ионизационные;

6. тепловые.

1. Предназначены для измерения небольших давлений, разряжений или разности давлений, в основном, в лабораторных условиях.

Принцип измерения: уравновешивание измеряемого давления или разностидавлений, давлением столба жидкости:

Р = h *p- для измерений Р;

ΔР = Р₁ - Р₂ = Δh * γ - для измерений разности давлений; где Р, PI, P2 - измеряемое давление, ΔР - их разность, h - высота столба жидкости, ρ удельный вес жидкости.

Жидкостные манометры бывают следующих типов:

А) U-образные

Б) Чашечный манометр

В) С наклонной трубкой

2. Деформационные манометры подразделяются на приборы:

a) с одновитковой трубчатой пружиной (трубка Бур дона);

b) многовитковая трубчатая пружина (Геликс);

c) с гармониковой пружиной (сильфон);

d) мембраны.

Принцип действия этих манометров основан на уравновешивании сил измеряемого давления упругими силами пружины. При этом происходит перемещение участка пружины, находящейся в функциональной связи с измеряемой величиной давления и используемого перемещения отсчетного и регистрирующего устройства. 1) одновитковая пружина α- угол отклонения данной трубки

Пунктиром показаны положения пружины и его поперечного сечения при увеличении Р от 0 до Р.

2). Многовитковая трубчатая пружина (Геникс)

Принцип действия многовитковой пружины аналогичен одновитковая, но ее чувствительность больше за счет роста < α, который возрастает во столько же раз, во сколько длина оси многовитковой пружины больше длины оси одновитковои пружины.

3). Сильфоном измеряют размер h с изменением величины измеряемого давления.

Они обеспечивают линейную зависимость перемещения от Р и могут применятся при значительных величинах давления.

4). Мембраны

В них используется зависимость прогиба Δh от изменения давления ΔР. Деформация мембраны от Р выражается формулой:

Е - модули упругости;

А, В - безразмерные коэффициенты, зависящие от типа гофр;

R - радиус материала;

δ-толщина материала.

Мембраны применяются в дифманометрах. По обе стороны мембраны действует измеряемое давление Pi и Р₂ и Ah определяется формулой: X

Под мембраной ставится кристалл, который накапливает электричество под действием давления.

Мембранные манометры типа ДМПК

Система дистанционного измерения расх. обев. широкое распространение получили мембранные дифманометры типа ДМПК-4. Цифра 4 обозначает давление измеряемой среды до 4кг на 1 см², есть еще ДМНК-100.

Принцип действия:

При изменении разности P₁ - Р₂ = ΔР. Мембрана 1 прогибается и перемещая рычаги 2 влечет за собой изменение расстояния между соплом и заслонкой 3. Давление в системе «сопло - заслонка» пропорционально ΔР и является измерительным сигналом, который после усиления подается на вторичный прибор.

Дифманометры мембранные типа ДМ

Они имеют выходной унифицированный сигнал и могут работать в комплекте со вторичными диф.трансформаторными приборами.

Счетчики Различают 2 вида:

— скоростные счетчики изготавливают с вертушкой по вертикальной оси а) Счетчик с вертушкой

б) Счетчик турбинный с преобразованием числа оборотов с помощью
тахогенератора.

в) Счетчик индуктивный, используется принцип замыкания магнитной цепи
лопастями крыльчатки.

У всех вертикально осевых.

Скоростные счетчики изготавливают на вертушке, установленной в камере счетчика. Скорость вертушки пропорциональна скорости жидкости.

Число оборотов суммируется счетным механизмом.

Объемные жидкостные счетчики выпускают - поршневые с эвольвентными шестернями, - дисковые и ротационные.

Количество жидкости определяется объемом его камеры, установленной на число циклов (ход поршня, качание диска, обороты шестерни) счетчика.

На данных рисунках показаны счетчики количества вещества скоростные. Под а) счетчик с вертушкой.

Для электропроводящих жидкостей используется индукционные расходометры, использующие принцип наведения ЭДС потоком жидкости при пересечении магнитного поля.

см. выше Принципиальная схема индукционного расходомера.

Вибрационно - массовые расходомеры.

Измерительная часть расходомера представляет собой маятник на упругой подвеске, образованный тонкостенной трубкой 1 с тяжелым грузом 2 из ферромагнитного материала. В трубку поступает газожидкостный поток, в корпусе 3 ввернуты пробки 4 из немагнитного материала и к ним снаружи прикреплен трехстержневой магнитопровод с катушками 5 на каждом стержне.

Подачей на катушки импульсного тока от возбудителя 6 вызываются свободные затухающие колебания маятника. Амплитуда колебаний снимается с катушки 5 в виде напряжения и затухающего по экспоненциальному закону.

Масса газожидкостной смеси зависит от амплитуды, затухающих колебаний функции.

Расходомер обеспечивает измерение среднего массового расхода с точностью 2%.

Приборы для измерения уровня Приборы для измерения уровня по принципу действия делят:

1- поплавковые;

2 - дифманометрические;

3 - электрические;

4 - радиоактивные;

5 - ультразвуковые.

Поплавковые уровнемеры используют принцип слежения поплавка, плавающего на поверхности жидкости, за изменением ее уровня.

Схемы поплавковых уровнемеров:

а)----------

.

а) камерное измерение уровня:

1 - поплавок;

2 - противовес;

3 - Выходное устройство, преобразующее изменение уровня в показание прибора.

б) следящий уровнемер:

1 - поплавок;

2 - рычаг, передающий усилие натяжения троса на управляющий элемент;

3 - управляющий элемент;

4 - двигатель электрический;

5 - барабан.

2. Дифманометрические уровнемеры основаны на принципе разности давлений вверху и внизу столба измеряемой жидкости.

В качестве измерительного прибора используется дифманометр.

Н = (р + hγ) - р = hγ, если γ = const, то Н = h

P+hX

Емкостной уровнемер

Емкость измеряется мостовой схемой по принципу емкостных

уровнемеров.

Принцип действия основан на измерении электрической емкости

между двумя электродами. Одним электродом обычно является резервуар,

второй - изолирован.

Емкость конденсатора равна

проводимая жидкость

-пластина

1-электрод - корпус;

2-изолированный от корпуса электрод.

При постоянных размерах аппарата и электрода и геометрическом расположении емкость будет зависеть от диэлектрической проницаемости среды, является функцией уровня (чем больше уровень, тем больше емкость).

Радиоактивный уровнемер

Из радиоактивных уровнемеров наибольшее распространение получили гамма-реле.

1 - источники излучения;

2 - приемники;

3 - блок управления;

4 - сигнальные лампы предельных значений уровня.

Здесь используется принцип ослабления излучения измеряемой средой. которое выражается зависимостью

I=I₀*e-^md

I, I₀ - интенсивность потоков излучения до и после прохождения слоя вещества;

и d - плотность и слой поглотителя;

μ- массовый коэффициент поглощения

Ультразвуковые уровнемеры

1 - излучатель и приемник;

2 - генератор;

3 - измеритель времени;

4 - усилитель;

5 - самописец.

t=

2l/C

L - расстояние;

Q - скорость распространения ультразвука в измеряемой среде.

Это приборы, с помощью которых определяют суммарное количество вещества, прошедший за определенный промежуток время.

Принцип работы больший части расходомеров основан на эффекте от установки в трубопроводе сужающих устройств (дросселей). При прохождении жидкости или газов через дроссель, скорость потока в месте сужения резко возрастает, а давление падает.

Разность давлений до и после дросселя называют перепадом давлений и он зависит от расхода среды, что положено в основу расчета расхода.

Различают расходомеры переменного и постоянного перепада давлений.

К расходомерам постоянного перепада давлений относятся ротаметры с поплавком свободно перемещающемся в конической трубке и расходомеры с нагруженным поршням.

Сужающими устройствами переменного давления являются диафрагмы, трубки Вентури и трубки Пито.

Перепад давлений измеряем дифманометрами.

Дата добавления: 2014-01-20