Структура измерительного канала в АСУ ПТ.

Структурная схема – совокупность отдельных звеньев, осуществляющих элементарные преобразования входного сигнала до выходного, которые могут быть формально описаны уравнениями, характеристиками.

Рассмотрим пример структурной схемы термоэлектрического термометра. В этом приборе осуществляется преобразование температуры u в ЭДС е, затем ЭДС наводит ток в катушке I, и в результате взаимодействия тока с магнитным полем возникает перемещение стрелки j. Итак, цепочка преобразований сигналов представляется соотношением u-е-I-j, что можно отобразить тремя звеньями.

Соединение звеньев в различных схемах может быть последовательным, параллельно согласным, параллельно встречным и смешанным (нижний рис).

Рис. 8. Схемы соединения звеньев.

При рассмотрении структурной схемы прибора необходимо определить каким способом соединяются звенья, знать передаточные характеристики звеньев и определить результирующую характеристику прибора, чувствительность, ФП, АЧХ, ФЧХ и др.

Для анализа статической характеристики прибора необходимо составить статическую структурную схему, которая отличается от динамической схемы тем, что в передаточных функциях звеньев необходимо положить р=0. В этом случае интегрирующие звенья заменяются звеньями с бесконечно большим коэффициентом усиления (бесконечно большой чувствительностью). Статические характеристики приборов в общем случае отображают нелинейные связи между входным и выходным сигналами.

Если х и у — входной и выходной сигналы i-го звена, то статическая характеристика его будет .

Нахождение статической характеристики прибора по статическим характеристикам его звеньев может быть названо прямой задачей анализа. При расчете и проектировании приборов приходится решать обратную задачу или задачу синтеза, когда по требуемой статической характеристике и заданной структурной схеме подбираются статические характеристики звеньев. Задача при этом ставится следующим образом: требуется синтезировать прибор со статической характеристикой у=F(х) при заданной структуре и статических характеристиках некоторых звеньев, найти статические характеристики остальных звеньев. Эта задача оказывается определенной только в том случае, когда ищется статическая характеристика одного звена.

Расчет статических характеристик заключается в определении функциональной зависимости выходного сигнала у прибора (датчика) от измеряемой величины х при установившихся значениях х и у.

Методы расчёта статических характеристик.

расчеты в следующей последовательности:

а) определяются характеристики элементов;

б) определяется характеристика прибора на основании его структурной схемы.

Рассмотрим методы этих расчетов.

Расчёт характеристик элементов

Характеристики элементов определяются путем анализа физических законов, лежащих в основе работы этих элементов.

Иногда характеристики элементов не поддаются точному расчету, но могут быть определены экспериментально. В подобных случаях для получения аналитической зависимости можно применить аппроксимирующую функцию.

Расчет характеристики прибора по структурной схеме

После того как получены уравнения (характеристики) всех звеньев, входящих в структурную схему, определяется характеристика прибора в целом. С этой целью совместно решаются уравнения звеньев и уравнения дополнительных связей между звеньями, отображающие операции суммирования или вычитания сигналов на структурной схеме.

Для типовых соединений звеньев можно вывести стандартные формулы, выражающие характеристику и чувствительность прибора через характеристики и чувствительность звеньев:

А. Последовательное соединение.

Б. Параллельное соединение.

В. Встречно-параллельное соединение.

Буйковый уровнемер.

Принцип действия буйковых уровнемеров основан на широко известном физическом явлении, описанном в законе Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, которая пропорциональна весу вытесненной телом жидкости.

Цилиндрический буёк, который изготовлен из материала, плотность которого больше плотности жидкости, является чувствительным элементом буйковых уровнемеров. Примером материала буйка может служить нержавеющая сталь. Буек располагается в вертикальном положении и должен быть частично погружен в жидкость. Длина буйка подбирается таким образом, чтобы она была приближена к максимальному измеряемому уровню.

По закону Архимеда вес буйка в жидкости должен изменяется пропорционально изменению уровня этой жидкости.

На рис. 1. приведена измерительная схема буйкового уровнемера.

Действует уровнемер следующим образом. Когда уровень жидкости в емкости меньше или равен начальному уровню h0 (зона нечувствительности уровнемера), измерительная штанга (2), на которую подвешен буек (1), находится в равновесии. Так как момент М1, создаваемый весом буйка G1, уравновешивается моментом М2, создаваемым противовесом (4).

Если уровень контролируемой среды становится выше h0 (например, h), то часть буйка длиной (h - h0) погружается в жидкость, поэтому вес буйка уменьшается на некоторую величину, определяемую как :

F =ρgS(h − h0).

Следовательно, уменьшается и момент М1, создаваемый буйком на штанге (2).Так как момент М2 становится больше момента М1, штанга поворачивается вокруг точки (О)по часовой стрелке и перемещает рычаг (3) измерительного преобразователя (5).

Электрический или пневматический измерительный преобразователь формирует выходной сигнал. Движение измерительной системы происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг (2), не станет равной нулю.Уплотнительная мембрана (6) служит для герметизации технологической емкости при установке в ней чувствительного элемента.Как вариант, буек может быть установлен в специальной выносной камере вне технологической емкости.

Диапазон измерения буйковых уровнемеров находится в пределах от 0,025 м до 16 м. Стандартный ряд значений верхнего предела измерения: 250; 400; 600; 1000; 1600; 2500; 4000; 6000; 8000; 10000 мм.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: