Тема Синтез дискретной системы (стр. 4 )

Затупление входных кромок обеих диафрагм очень мало влияет на коэффициент расхода двойной диафрагмы, потому что затупление кромки передней диафрагмы приводит к уменьшению, а затупление кромки основной диафрагмы — к увеличению этого коэффициента. Необходимые прямые участки перед двойной диафрагмой в некоторых случаях несколько меньше, чем у стандартной диафрагмы.

Двойные диафрагмы имеют постоянные значения в области средних чисел Re и нередко применяются для измерения расхода вязких веществ. Но конструктивно они сложнее многих других разновидностей диафрагм и сопел, а в пространстве между вспо­могательной и основной диафрагмой у них могут скапливаться осадки.

Наряду с двойной диафрагмой было предложено сужающее устройство, состоящее из пяти диафрагм, диаметры отверстий которых постепенно уменьшаются [1].

1.6 Измерение расходов, имеющих большое отношение Qmax/Qmin.

Измерение расходов, имеющих большое отношение Qmax/Qmin. Вследствие квадратичной зависимости между расходом и перепадом, расходомеры с сужающими устройствами могут измерять только расходы, у которых отношение максимального и минимального значений не превышает 3-4. При необходимости с помощью сужающих устройств можно измерять расходы, у которых диапазон измерения выходит за указанные пределы, в этом случае применяют или два сужающих устройства с отверстиями разной площади с подключением одного дифманометра, или одно сужающее устройство, к которому подключены два дифманометра на различные пределы измерения.

Применение двух сужающих устройств возможно путём параллельной или последовательной их установки. Оба эти способа имеют существенные недостатки, так как параллельная установка сужающих устройств требует достаточно длинного разветвления трубопровода, чтобы выдержать необходимые прямые участки, а последовательная связана с дополнительной потерей давления и прямым дополнительным участком между устройствами. При установке двух сужающих устройств должно быть предусмотрено переключение дифманометра (желательно автоматическое) с одного сужающего устройства на другое в зависимости от расхода.

В случае если используются два дифманометра с одним сужающим устройством, то предельный перепад одного из них принимается равным 0,09 от предельного перепада другого. При этом первый дифманометр измеряет расходы в пределах от 9 до 30% Qmax, а второй - в пределах 30-100% Qmax. Отношение максимального и минимального значений расходов равно 11. Сужающее устройство рассчитывается на Qmax и предельный перепад второго дифманометра. Дифманометры могут подключаться к сужающему устройству двумя способами: 1) поочерёдно в зависимости от расхода; 2) дифманометр на больший перепад подключен постоянно, второй дифманометр подключается при падении расхода до 30% от максимального. Каждый из вариантов можно реализовать путем автоматического переключения.

2 Метрологические характеристики расходомеров с сужающим устройством

2.1 Понятие о метрологических характеристиках и измерениях

Метрологические характеристики – характеристики, влияющие на результат и погрешность измерений. Они позволяют осуществить оптимальный выбор приборов и проводить их сравнение. Все метрологические характеристики средства измерения можно разделить на несколько групп:

- для определения результата измерений: статическая характеристика, чувствительность, цена деления, диапазон измерения.

- характеристика погрешностей: систематическая, случайная, основная, аддитивная, мультипликативная, гистерезиса, нелинейности, абсолютная, относительная, предельная, динамическая, порог чувствительности.

- характеристика чувствительности к влияющим величинам: функция влияния, дополнительная погрешность.

- динамические характеристики: частотная характеристика, переходная характеристика, постоянная времени.

- характеристика взаимодействия с подключаемыми устройствами: входной импеданс и выходной.

Чтобы составить представление о предполагаемом измерении, необходимо знать его основные характеристики (принцип измерения, метод измерений и погрешность (иногда точность) измерения).

Измерения классифицируются по нескольким признакам:

- по виду измеряемой величины;

- по роду измеряемой величины;

- по зависимости измерения от времени(статический и динамический);

- по количеству наблюдения (с однократным и многократным наблюдениями);

После проведения испытаний средств измерений органами госстандарта, средства измерений утверждаются и вносятся в госреестр средств измерений, только после этого может быть использована на предприятии.

Все методы измерения можем разделить на две группы:

- метод непосредственной оценки – это метод при котором результат измерения получается по отчетному устройству в приборах прямого действия - это такой, в котором передача информации протекает в одном направлении от входа к выходу;

- метод сравнения с мерой – это метод в котором измеряемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой мерой [6].

2.2 Классификация погрешностей

2.2.1 Абсолютной погрешностью измерения параметра (Δу) называют разность измеренного у и действительного y значений этого параметра, т. е.

(11)

Относительной погрешностью измерения параметра (δ) называют отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению этого параметра, т. е.

(12)

Приведенной погрешностью средств измерений (δ0) называют отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению измеряемого параметра. Если за нормирующее значение принимают диапазон измерений контролируемого параметра, то приведенную погрешность определяют по формуле

(13)

Нормирование предела погрешности для средств измерений в нормальных условиях проводят по ГОСТ 8.395. В этих условиях ее называют пределом основной допускаемой погрешности средств измерений. В ряде отечественных документов ее называют классом точности, в зарубежных - точностью или нелинейностью средств измерений.

2.2.2 Погрешности, которые учитываются при оценке погрешности определения расхода, подразделяют на следующие виды:

- случайные;

- систематические;

- неисключенные систематические.

2.2.3 При анализе результатов измерений могут быть обнаружены результаты, резко отличающиеся от остальной группы результатов измерений, обусловленные случайным нарушением условий измерений или (и) грубой ошибкой оператора при снятии показаний или (и) при проведении расчетов. Такие резкие отклонения называют промахами или грубыми ошибками. Промахи исключают из результатов измерений.

2.2.4 Составляющую погрешности, изменяющуюся случайным образом, закономерность возникновения которой не может быть определена при многократных измерениях одного и того же значения контролируемого параметра при неизменных условиях его определения, называют случайной погрешностью (ГОСТ 16263).

Случайная погрешность уменьшается с увеличением количества измерений и стремится к нулю.

2.2.5 Составляющую погрешности измерений, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при многократных измерениях в неизменных условиях одного и того же значения контролируемого параметра, называют систематической погрешностью (ГОСТ 16263).

Систематическая погрешность - это погрешность, значение и знак которой известны. Ее определяют по ГОСТ 8.508.

Известные систематические погрешности контролируемого параметра исключают из результата измерений.

Неисключенной систематической погрешностью называют часть систематической погрешности, которая остается не устраненной из результата измерений из-за сложности или (и) непредсказуемости изменения условий ее определения (ГОСТ 8.207). Неисключенная систематическая погрешность - такая погрешность, значение и знак которой не определены, но известны условия ее возникновения.

От случайной составляющей погрешности неисключенная систематическая составляющая отличается тем, что при многократных измерениях она остается неизменной и не стремится к нулю.

2.2.6 Предел допускаемой погрешности средства измерений - сумма систематической, неисключенной систематической и случайной погрешностей при доверительной вероятности 0.95. Сведения о значениях этих погрешностей должны предоставлять либо изготовитель, либо органы метрологического надзора.

2.2.7 Измерения расхода и количества среды проводят методом косвенных измерений, зависящим от множества различных непосредственно измеряемых параметров. Поэтому погрешность измерений расхода и количества также зависит от погрешностей измерений различных параметров.

При суммировании погрешностей предварительно устанавливают влияние каждого измеряемого параметра на окончательный результат измерений. Это влияние оценивают коэффициентом влияния. Изменение в процентах результата измерений, вызванное изменением параметра на 1 %, называют «коэффициентом влияния». Если параметры f и у имеют математическую взаимосвязь, то коэффициент влияния вычисляют по формуле

(14)

Если нет математической взаимосвязи или дифференцирование затруднено, для оценки применяют конечные приращения