Схемы СИ

Пример 1. Схема СИ для определения давления с помощью пружинного манометра.

Конструктивная схема СИ (Вар. 1)

Рис. 3. Схема пружинного манометра (Вар. 1)

Структура СИ содержит датчик в виде пружины и устройство отсчета в виде шкалы и стрелки, связанной со свободным торцом пружины.

При подключении манометра к Р.Т. давление в пружине меняется от нуля до Р, и пружина деформируется. Стрелка, прикрепленная к свободному торцу, поворачивается на некоторый угол , который измеряется в радианах (рис.3). Положение соответствует давлению P ₀ – нулевому избыточному давлению

P = P ₀,

где Р ₀ = B барометрическое (атмосферное) давление.

Положение j₁ соответствует давлению P ₁.

Зависимость угла поворота пружины от давления может быть определена на основании физической закономерности, описывающей деформацию пружины заданной формы от внутреннего давления. Эта связь имеет вид:

-= f (P - P₀). (2)

При условии Р₀ = В и = 0 угол поворота однозначно связан с давлением

= f(P _изб ). (3)

Угол поворота стрелки увеличивается с ростом Р _изб. Теоретическая зависимость (3) находится из расчета деформации пружины и связана с рядом параметров, которые характеризуют конструкцию и материал пружины

= (Р _изб) = f (Р _изб, a, b, R, δ, E, …), (4)

где a, b, R,δ – геометрические параметры пружины, E – модуль Юнга.

Зависимость (Р _изб) может быть определена в метрологическом эксперименте – градуировке пружинного манометра.

График (Р _изб) имеет вид (рис. 4)

Рис. 4. График зависимости (Р _изб)

Метод измерения (Вар. 1) состоит в том, что:

a ₁ ^r – выравнивают давление в пружине и рабочем теле; в результате происходит перемещение свободного торца пружины под действием давления;

a ₁ ^m – считывают результат измерения b = n.

Результат измерения, Р, получается после подстановки b -данных в расчетное уравнение

А = f ().

Этот метод представляет собой простейший вариант косвенного метода.

Вариант 2. СИ для измерения давления: пружинный манометр c блоком преобразования

Рис. 5. Схема пружинного манометра (Вар. 2)

БП – преобразующий блок, 1,2 – связи

Структура СИ содержит: 1) датчик в виде пружины, 2) устройство отсчета в виде шкалы и стрелки, 3) преобразующий блок, связанной со свободным торцом пружины и стрелкой.

Конструктивный узел БП выполняет следующую функцию: преобразует перемещение свободного торца во вращение оси и стрелки, используя связи 1 и 2. БП обеспечивает линейную зависимость: Р _изб = Сj.

Метод измерения (Вар. 2), реализуемый в манометре с БП, состоит в том, что:

a ₁ ^r – выравнивают давление в пружине и рабочем теле; в результате происходит перемещение свободного торца пружины под действием давления;

a ₂ ^r – преобразуют перемещение пружины в перемещение стрелки;

a ₁ ^m – считывают результат измерения b = n.

Дата добавления: 2014-01-07