Установка для динамической градуировки датчиков и способ динамической градуировки датчиков на ней

 

Использование: контрольно-измерительная техника для градуировки и поверки датчиков средних и пульсационных значений движущихся сред. Сущность изобретения: установка содержит горизонтально расположенный герметизированный канал, заполняемый рабочей средой. Канал содержит подвижные перегородки, разделяющие канал на секции, с различными параметрами среды. Градуируемые датчики перемещают через секции канала, открывая перегородки только на время прохождения датчика, 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

coK)3 сОВет ских

C(;ÖÈÀËÈC t ÈчЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я>ю G 01 IVI 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4752652/25 (22) 02.08,89 (46) 23,12,92. Бюл. ¹ 47 (71) Научно-производственное объединение

"Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (72) B.e;Îçíoáè(ijèí и А.А.Сангалов (56) Сангалов А.А. Использование высокочастотного:нагрева для градуировочного стенда пульсаций температуры в потоках жидкости. Труды ВНИИФТРИ, 1979, ¹

43/73.

Авторское свидетельство СССР № 518803 кл. 6 12 В 13/ОО, 1973.

Изобретение о-носится к области конт.рольно-измерительной техники, в частности, к установкам (стендам) для градуировки и поверки датчиков средних и пульсационных значений параметров движущихся сред, например, солености. температуры, химических. примесей и т.п., и предназначено для использования в океанографии, метеорологии, экологических программах по. мониторингу окружающей среды.

Известна установка для динамической градуировки датчиков температуры движущихся сред, содержащая гидроканал с электродами на своих стенках, генератор высокочастотного электрического сигнала, регистратор поглощаемой в среде мощности, образцовые средства измерения температуры среды.

„„Я „„1783341 А1 (54) YCTAHOBKA ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ И СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ

НА НЕЙ (57) Использование: контрольно-измерительная техника для градуировки и поверки датчиков средних и пульсационных значений движущихся сред. Сущность изобретения: установка содержит горизонтально расположенный герметизированный канал, заполняемый рабочей средой. Канал содержит подвижные перегородки, разделяющие. канал на секции, с различными параметрами среды, Градуируемые датчики перемещают через секции канала, открывая перегородки только на время прохождения датчика, 2 с.п. ф-л ы, 6 ил.

Известен способ динамическои градуировки датчиком температуры на установке заключающийся в размещении датчика в гидроканале с движущейся средой и нагревании области среды перед датчиком, путем наложения нэ эту область высокочастотного электрического поля с контролем уровня поглощаемой в среде мощности.

Недостатком этого устройства и способа является низкая точность градуировки датчиков, вызываемая неоднородным нагревом среды в области воздействия высокочастотного поля из-за т.н, эффекта

"раскрашивания" по температуре на плотностных, солевых и прочих Неоднородностях.

Наиболее блйзка к заявляемой, по общим признакам, установка для динамической градуировки датчиков, которая

1783341 измерений параметров среды, дополнитель- 50 но содержит в своем канале подвижные перегородки с механизмами их открывания и закрывания, механизм перемешивания рабочей и контрольной <,>яд, а механизм перемещения датчика дополнительно снабжен регулируемой муф>ой сцепления.

Поставленная цель в части способа достигается тем, что в известном способе динамической градуировки, закл очающейся в заполнении канала установки рабочей срепринята нами в качестве прототипа и содер>кит горизонтально установленный герметизированный гидроканал, заполняемый рабочей средой, дополнительные емкости для контрольной среды с заданным значением параметра, механизм подачи контрольной среды в канал, механизм перемещения датчика на оси канала, образцовые средства измерений.

Наиболее близок к заявленному способ динамической градуировки датчиков, реализуемый на установке, который принят нами в качестве прототипа и заключающийся в заполнении канала установки рабочей средой, введении в участки канала контрольной среды из .дополнительных емкостей и в перемещении датчика вдоль оси канала, когда по сигналу с датчика судят о его характеристиках.

Недостатком данного способа и устройства является то. что они не обеспечивают точности градуировки датчиков, измеряющих параметры движущихся сред. Это объясняется тем, ч-о после впрыскивания контрольной среды с известным значением параметра в рабочую среду канала, перед датчиком создается неопределенность распределения параметра в области среды и неопределенность изменения его в пространстве и во времени. Кроме того, искажение потока перед датчиком не может быть идентифицировано с искажением потока перед образцовым средством измерения не только из-за различия в их формах, но и из-за невозмо;.<кости их размещения в одной точке ра(>очей среды.

Цель изобретения в части устройства и способа состоит в повышении точности динамической градуировки датчиков, измеряющих параметры движущихся сред

Поставленная цель в части устройства достигается тем, что известная установка, содержащая горизонтально установленный герметизированнь.й канал, заполняемый рабочей средо л, дополнительные емкости для контрольной среды с заданным значением параметра, меха изм подачи контрольной среды в канал, механизм перемещения датчика вдоль оси канала, образцовые средства

40 дой, введении в участки канала контрольной среды из дополнительных емкостей, в перемещении датчика вдоль оси канала, когда по сигналу с датчика судят о его характеристиках, предварительно перемешивают рабочую среду в канале, измеряют начальное значение параметра, устанавливают поперек канала непроницаемые для параметра перегородки, образующие замкнутые секции канала, рассчитывают соотношение между объемами этих секций и соответствующих им дополнительных емкостей, устанавливают требуемое и равномерно распределенное по объему каждой секции значение параметра, перемещают датчик через секции канала, не допуская выхода его из рабочей среды, причем перегородки между секциями, либо их подвижные части, открывают только на время прохождения через них датчика таким образом, чтобы ширина зоны контрольной среды ме>кду секци.ями не превышала толщины перегородки, либо ее подвижной части, а при малых значениях плотностей контрольной среды, датчик вводят в канал снизу, для чего предварительно переворачиваютустановку на 180 относительно ее горизонтальной оси, Общими признаками прототипа и предлагаемого устройства является наличие горизонтально установленного герметизированного канала, заполняемого рабоч.й средой с заданным значением параметра, механизма подачи контрольной среды в канал, механизма перемещения датчика вдоль оси канала, образцовых средств измерений параметров среды.

Общими признаками прототипа и предлагаемого способа градуировки является заполнение канала рабочей средой, введении в участки канала контрольной cp<.ды иэ дополнительных емкостей, перемещение датчика вдоль оси канала.

Отличительными признаками в части устройства является наличие в канале установки передви>кны>: перегородок с механизмами их открывания и закрывания, механизма перемешивания рабочей и контрольной сред и регулируемой муфты сцепления в механизме перемещения датчика.

Отличительными признаками в час,и способа является предварительное переь ешивание рабочей среды в канале, измерение начального значения параметра, установка поперек канала непроницаемых для параметра перегородок, образующих замкнутые секции канала, расчет соотношения мех<ду объемами полученных секций и соответствующих им до пол нител ьн ых ем ко-. стей, установка требуемого и равномерно распределенного по объему каждой секции

1783341 значения параметра, перемещение датчика деляют начальные обьемы среды в каждой через секции таким образом, чтобы не допу- i-ой секции канала V ;, стить выхода его из рабочей среды, откры- 4, Рассчитывают нижний предел значевание перегородок между секциями, или их ний коэффициента пропорциональности частей, лишь на время прохождения через 5 между обьемамидополнительной емкости и них датчика, причем, таким образом, чтобы секции канала Kmf>, Выбирают значение К ширина зоны неопределенности контроль- из условий К Kmi> ной среды между секциями не превышала: „Чо толщины перегородки, либо ее части,"а при m l" Vm„— Ч„ малых значениях плотностей контрольной 10 5, Рассчитывают объемы среды в допалсреды, обеспечение ввода датчика в канал нительных емкостях соответствующих секснизу, для чего предварительно перевара- ций канала Чц чивают установку на 180 градусов относи-, Vpl тельно ее горизонтальной оси. - 9 К

На фиг.1 прйведен схематический pep- 15 6. Заполняют дополнительные емкости теж установки; на фиг,2 — расположение ас- средой в обьемэх, указанйых в п,5 при проновных" составных частей на фиг.3 — извольна выбранных для них значениях папример распределения параметра по "сек- . " рэммсетрэ Пдь циям канала; на фиг.4 — принцип автамати- . -7, Одновременно вносят среду из доческого открывания и закрывания шторок в. 20 полнительных емкостей в секции канала, пеперегародкэх; на фиг,5 — способ задания ремешивают и рассчитывают значение параметра по выбранной модели его рас- .. параметрасреды П вкаждойсекциипофорпределения; нэ фиг.б- возможность работы . муле (1): установки с кснтропвнмми средами:а tUMpO K П, + П

КоМ диапазоне их ппотностеи, :: 25 K + 1

Установка для градуиравки датчиков . 8, Перемещают градуируемый датчик (фиг.1) содержит канал с секциями 1, кото-. . вдоль оси канала с отткрыванием шторок в рый разделен nepегоpадкэми 2, в которых перегородках на время прохождения датчи- размещены шторки 4 и механизмы для их . . ка через перегородку . Фиксируют уровни и открывания 8, Для перемещения датчика 6. 30 форму сигнала с выхода датчйка и сопаставвдоль оси канала служит консоль 5, переда- ляют со значением параметра П в каждой ющая движение датчику от вращающейся: секции канала. штанги, Устройство содержит также меха - . На фиг.3 приведен пример задания панизм 3для перемешйвания среды;образсцО- раметра в секциях канала и пример формы вые измерители параметров средИ 7, 35 сигнала нэ выходе датчика (штриховая лидопалнительные обьемы 10 с устройствами ния) с приведенными уравйями, Направле11 для одновременного введения среды из ние движения датчйка показано стрелкой. этих обьемав в секции канала, а на внутрен-, . Пример1. Кольцевой канал постоянноние стенки секций нанесено термоизолиру- .: га сечения о=0,15м2 с длиной по аси )=10 м, ющее покрытие 9,,: -: 40 начальным объемом среды V<=990 л и наиГрадуиравку датчикэ измеряющего не- большим объемомсреды Чпах=1485л заполкоторый параметр среды. производят сле- нягот sopoA с начальным зйачением дующим образом и в последовательности: параметра (например соленость), измеренной с точностью 10,1О . Вычисленное знаcPePoA Po MuHx 45 чение Kmin для этого.кайалэ составляет 2. мэльнаго уровня, необходимогодля градуи- Вариант 1. Измеренйоет начальное знаравки датчйкав. Определяют начальный чение солености в канале flo.=0. Разгоражиобьем среды в канала V<>. Определяют наи- . ваем канал на n=5 перегородок, больший абьем канала V >x, исходя из наи- — образующих равные по объемам секции с большего допустимого уровня cÐeéû в 50 Ч, =-198л каждая(1=1.,2,3,4,5). Наполняемдоканале. - палнительные емкости средой в обьемах . 2. Перемешивают среду в канале для (К=99) V =2 л каждая, задаем значение сопалучения равномерного расп Ределения: лености среды в этих обьемах соответственначальных параметров среды по объему ка- „о („ ример) нада, Измеряют начальное значение пара- 55 П 1-10 >о, Пцg=15$ о, Пвз-35%о, метра среды По. П 4.=5;ьо П =10Яо определенные с- по3. Устанавливают в канал перегородки грешнастью +0 1о со штаРками и MexaffM3418MN Мх откРываниЯ. Рассчитываем значения соленос.,и

Расстояния между перегородками li выби- а,дай „и нала рают из условий постановки задачи. Опре1783341 х 2

f Я(х)дх xi1

Si = —,",.

Xi2 xi1 где Х 2-.Х!1=1 — длина i-ro отрезка реализации !; устанавливаем в канал"и йерегоро- 3s док, расстояния между которыми выблраем равными: ! = M- Li .... (6)

Выбираем коэффициент пропорциональности между объемами дополнитель- 3 ных емкостей Vgl и соответствующих им секций Vio из условий К > К !о, Определяем начальные объемы пол( учЕнных секций Voi= — Vo ! где 4 - начальный объем среды, !— длина канала по осл. Определяем обьемы среды в дополнительных емкостях Ч !=КЧо! и задаем значения соленостей в зтих емкостях р авные .

Sg;--К(ЯгЯо)+Я! .: - (7) с наивысшей достижимой точностью, Пример, Тресуется снять сравнительные характеристики датчика пульсаций солености rio модели распределения, 5 описываемой функцией S(x)=--ах2+Яо на интервале реализации 1м х 5м Е:=4м, длина канала i= 8 м, шаг реализации по значениям солености М=:5а, 1. Определяем масштаб моделирования

1Л=! /L=2

2. Определяем привеценное значение солености на концах отрезков в указанном интервале при выбранном шаге реализации, исключая постоянное значение So*.

П1= 0,1% о, П2=0,15%о, Пз=0,35%о, П4=0,05%о, Па=0,1%о которая определена с относительной погрешностью также + 0,1%о, что соответствует наибольшей абсолютной погрешности задаваемых значений солености равной

+ 3,5 10 %, которая недостижима при иных способах градуировки датчиков.

Вариант 2. Извест н а за висимость (реализация) распределения солености в воде

S(x), йриведенная на фиг.5, при длййе реализацйи !=100 м и с минимальным"значением солености на выбранном участке

S nin=10%о, Разбиваем эту реализацию íà и отрезков, длины которых выбираем из условия равенства разностей сблености на концах каждого отрезка, например AS=0,1%o, РасСчитываем масштаб модели реализации для указанной выше кОнструкции канала

М=-! I! (5)

Прл известной зависимосги S=-Я(х) вычлсляем значение для ка>кдого i-го отрезка по формуле (2) S1 а, Я2 =ба, Яз =11а, Я 1 =16а, Я5 =2 э, S6 =25a

3. Определяем координаты концов отрезков для реализации Si(x)=ax2 х11=1, 5 х.12= х21= Л, x22= хз1= "", хз2= Х41= 4, х42=х51= 1Ф, x52= х61= 5, x62=1

Получаем и-5 отрезков.

10 4. Разбиваем канал на и 5 секцйй, устанавлйвая перегородки на расстояниях !!, вычисленных по фоомуле: ii= M(xi2 — х!1) Ii=

2(ъ%Г-1)м, !2= фИ. 494, !3= 2(4- Л1 )м, !

4=2(i 21 -4) м, !5= 2(5- 1И)м, 15 5. Вычисляем значение задаваемой солености в каждой секции канала по формуле (2)

J S(x}dx х!2 хi1

Я1= 3 (7+1/б )+Яо, Я2= 3 (17+ бб )+Яо, " Я = -,(27- 4 11)+Яо

Я 1= — (37+ 4 V/2Ò) Sî,,,Sg= — (46

+ V21 )+ So

: 6, Вйчисляем требуемое значение соле ности вдополнительныхемкостях па форму"ле: (при выбранном козффициенте К, например, К=8)

Sgi=(#+1)Si КЯо=9Я! BSo Sgi= 3а(7+ V6 )+ So; Sg2=3a(17+ V%Г )+ So

Ядз=-За(27+ 4 Л1 )+So, Ьдл= За(37+

4 21 )+S

Sg5= 3a(46+ 5 V27}jS.

+!-!ачалыное значение солености So yr,0" танавливают в канале до разгара>кивания его на секции.

Ф о р мула" з об р ете ни я

1. Установка для динамической градуи- ровки датчиков, содержащая горизонтально расположенный герметизированный канал, заполняемый рабочей средой, дополнительные емкости для контрольной среды с заданным значением параметра, механизм подачи контрольной среды в канал, ме>а0 низм перемещения датчика по оси канага, образцовые средства измерений, о т л и ч ai0 щ а я с я тем, что, с целью повышения точности градуировки датчиков, канал установки дополнительно содержит подвижные

5 перегородки с механизмами их открывания и закрывания, механизм перемешивания рабочей и контрольной сред, а механизм перемещения датчика. снабжен регулируе-. мой муфтой сцепления.

1783341

2. Способ динамической градуировки, датчиков на установке заключающийся в за-, полнении канала установки рабочей средой, введении в.участки канала контрольной среды из дополнительных емкостей, перемеще- 5 нии датчика вдоль оси канала, когда по сигналу с датчика судят о его характеристиках, отл и ча ю щййс ятем, что предварительно перемешивают рабочую среду в канале; измеряют начальное значение пара- 10 метра, устанавливают поперек канала непроницаемые для параметра перегородки, образующие замкйутые секции канала; рассчитывают соотношение между объемами этих секций и соответствующих им дополни- 15 тельных емкостей, устанавливают требуемое и равномерно распределенное по объему каждой секции значения параметра, перемещают датчик через секции канала, не допуская выхода его из рабочей среды, причем перегородки между секцйями, либо их подвижные части открывают только на время прохождения датчика так, чтобы ширина зоны неопределенности параметра контрольной среды между секциями не превышала толщины перегородки, либо ее подвижной части, а при малых значениях плотностей используемой контрольной среды датчик вводят в канал снизу, для чего предвИрительно переворачивают установку на 180 относительно ее горизонтальной оси.

1783341

Фиг.Г .

r(s) (Te(5i

7з(Ьз)

1703341

Юю5

1 2,Я

Р Р

Составйтель В.Ознобишин

Техред M.Moðãeíòàï Корректор: ЬОЙаксимйшийец

Редактор А.Козлова

Заказ 4507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Рауиккая наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101