Читайте также:
|
Необходимо разработать канал измерения концентрации метана для системы аэрогазового контроля с возможностью передачи информации о процентной доли метана в атмосфере в диапазоне 0..2,5% и сигнал о превышении процентной доли метана в атмосфере свыше 2,5%.
Метрологические характеристики канала измерения:
1. Диапазон измерения 0..2,5% объемных долей метана
2. Основная погрешность измерения в данном диапазоне 0,2% объемной доли метана.
3. Однозначная сигнализация о превышении диапазона измерения.
Требования к аппаратуре измерительного канала: включение измерительного канала в состав многофункционального контроллера, который удовлетворяет пунктам положения об аэрогазовом контроле (Приложение 1.).
2 Структурная схема измерительного канала.
Обобщенная структурная схема измерительного канала.
В соответсвии с положением об аэрогазовом контроле измерительным каналом являеться вся совокупность преобразователей вплоть до устройств индикации. Пример привеведен на схеме ниже.
Рис 2.1
Функциональная схема измерительного канала
ИП – источник питания
ПИП – первичный преобразователь - термокаталитический сенсор.
НУ – нормирующие устройство, также включает в себя схему включения ПИП.
АЦП – аналогово – цифровой преобразователь.
МК – микроконтроллер.
ЛС – линия связи.
ПК – програмный комплекс
УИ – устройство индикации
Данная схема включает в себя первичный измерительный преобразователь который преобразовывает величину концентрации в напряжение.
Масштабирующее устройство (устройство согласующее выход ПИП и вход АЦП).
Аналого-цифровой преобразователь позволяет получить значение напряжениия в ввиде кода, который может использовать в своих вычислениях Микроконтроллер.
Микроконтроллер позволяет вычислить измеренное значение конценртации метана в воздухе и передать это значение через линию связи в програмный комплекс где это значение будет представлено диспетчеру.
В данной работе мы будем рассматривать измерительный канал только до МК включая МК.
3 Элементы измерительного канала
3.1Первичный измерительный преобразователь
Из всех представленных будет использован термокаталитический преобразователь ТХМ 2.8. Он лучше всех подходит по технологичности и точности в заданном диапазоне
Расмотрим датчик фирмы укр сенсор ТХМ-2,8.
Согласно ТУ У 33.2-32495656-001-2004, датчик имеет диапазон преобразованияот 0% до 2,5% обьемных долей метана.
Напряжение питания постоянного тока 2,8 ± 0,05 В.
Значение потребляемого тока 100 мА.
Значение сопротивления чувствительных элементов датчика 6,3 ± 0,40 Ом.
Датчик выполнен ввиде цилиндра с тремя выводами диаметр цилиндра 11мм, высота 18 мм. Пределы допускаемой абсолютной погрешности преобразования в пересчете на обьемную долю метана не превышают ±0,15%.
Пределы допускаемой вариации выходного сигнала в пересчете на обьеную долю метана не превышают ±0,2%.
Статическая функция преобразования имеет вид
U=k*C (3.1)
Где U напряжение на выходе в мВ.
– k коэфициент преобразования мВ/%.
–С концентрация метана.
Разность напряжения на перобразователях на открытом воздухе н едолжна превышать 0,04 мВ
Датчик должен выдерживать перегрузку до 3% в течении 30 мин и возвращаться к работоспособности в течении 10 мин.
3.2 Принцип работы датчика
При попадании газа в камеру просиходит каталиттическая реакция сгорания которая нагревает чувствительный элемент. Под действием тепла платиновая проволка меняет свое сопротивление относительно термокомпенсационного элелемента газ к которому не допускаеться.
Датчик в сборе представляет из себя делитель напряжения и его выходным сигналом являеться отклонение напряжения от 1.4 В.
(3.2)
K=10..40 мВ/% (3.3)
Данный элемент представляет из себя два чувствительных элемента один являеться собственно преобразователем, второй термокомпенсационнам элементом.
Измерительный дипазон данного датчика от 0 до 2.5% в этом диапазоне производитель гарантирует линейность характеристики преобразования в пределах 0.15% обьемных долей метана. Эта характеристика представлена на рис
Рис 3.1 характеристика преобразования ТХМ 2,8-1
Одно из таких ужесточений – требование однозначности получаемой от метанометра информации в диапазоне объемных долей метана до 100 % - нашло отражение в отечественной и зарубежной нормативной базе.
Классически построенный термокаталитический датчик не позволяет реализовать это требование в полной мере из-за неоднозначности функции преобразования. Одна из основных причин этого – снижение термокаталитического эффекта на послестехиометрических концентрациях из-за дефицита кислорода. Температура чувствительных элементов на воздухе составляет от 370 до 408 оС, что обеспечивает реализацию диффузионной области процесса каталитического окисления метана. Благодаря этому минимизировано влияние мешающих факторов на результаты измерений, датчик в диапазоне измерений от 0 до 2,5 % объемной доли метана имеет основную абсолютную погрешность измерений в пределах ± 0,15 % и инерционность не более 4 с, работает устойчиво и ведет себя предсказуемо. Зависимость выходного сигнала датчика от напряжения питания на концентрации метана 2,5 % представлена на рис.
Дата добавления: 2015-07-20; просмотров: 69 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Обзор существующих аналогов | | | Нормирующие устройство |