Les manomètres à ressort sont caractérisés par les erreurs instrumentales suivantes.
1. Erreurs caractéristiques (erreurs d'échelle) causées par une compensation mutuelle incomplète de la non-linéarité des caractéristiques de l'élément sensible et du mécanisme de transmission-multiplicateur, et dans les capteurs - et le convertisseur électrique. Ces erreurs sont minimisées en ajustant individuellement le mécanisme dans les échantillons d'instruments et de capteurs fabriqués.
Il existe des mécanismes particuliers qui permettent de réduire à zéro les erreurs en de nombreux points de la caractéristique. Un exemple d'un tel mécanisme est un correcteur d'erreur d'échelle mécanique, dans lequel un galet coulisse sur une came en ruban souple ; la courbure de la came peut être modifiée en douceur grâce à la flexion locale de la bande à l'aide des vis de réglage (Fig. 6.15.). Le rouleau est monté sur un levier qui, lorsqu'il est tourné, imprime un mouvement angulaire supplémentaire d'un signe ou d'un autre à l'axe de sortie. Le signe de mouvement supplémentaire dépend du fait que le rouleau frappe la lèvre ou la vallée de la came.
2. Erreurs causées par l'influence de forces nuisibles, qui incluent, tout d'abord, les forces de friction dans le mécanisme de transmission-multiplicateur et le convertisseur électrique, les forces du déséquilibre des pièces mobiles, les forces électromagnétiques ou électrostatiques de l'attraction ou de la répulsion mutuelle des éléments mobiles et parties fixes du convertisseur électrique. La réduction de ces erreurs est possible des manières suivantes :
a) réduire les forces nuisibles en améliorant la qualité des supports, un équilibrage minutieux du mécanisme, etc. L'amélioration de la précision de l'équilibrage vous permet d'affaiblir les précharges des ressorts qui choisissent le jeu, ce qui contribue à son tour à réduire les forces de frottement ;
b) augmenter la surface efficace de l'élément sensible ;
c) l'utilisation de convertisseurs électriques différentiels, dans lesquels, en position initiale, les forces d'attraction se compensent mutuellement ;
d) l'utilisation de systèmes de suivi qui soulagent l'élément sensible des forces de frottement.
3. Erreurs de température des manomètres causées par l'influence de la température ambiante sur les paramètres physiques des matériaux et les dimensions géométriques des pièces.
La température influence le plus significativement le module d'élasticité de l'élément de détection.
La dépendance linéarisée de la température du module d'élasticité a la forme
n/m 2,
où E o- valeur initiale E(à 6 = 9®) c n/m 2;
- coéfficent de température E;
La caractéristique de l'élément sensible du manomètre différentiel est liée au module d'élasticité par le rapport
Valeur relative de l'erreur de température
L'effet de la température sur les dimensions géométriques de l'élément de détection et le mécanisme de transmission multiplicateur est exprimé par la dépendance
m,
où est la taille géométrique ;
Coefficient expansion linéaire.
Cette influence affecte les lectures du dispositif beaucoup plus faiblement du fait que les coefficients de température de dilatation linéaire des métaux sont d'un ordre de grandeur inférieurs aux coefficients de température du module d'élasticité.
La température affecte également la valeur pression résiduelle croissanceà l'intérieur des anéroïdes (éléments sous vide sensibles) utilisés dans les manomètres absolus. Lorsque la température change d'une certaine quantité, une erreur se produit
... Enfin, lorsque la température change, le paramètre de sortie peut changer. R, L, M ou AVEC convertisseur électrique.
La réduction des erreurs de température est obtenue des manières suivantes :
a) la fabrication d'éléments sensibles à partir d'un alliage de type Elinvar, qui ont un très faible coefficient de température du module d'élasticité ;
b) une diminution de la pression résiduelle à l'intérieur des anéroïdes par une évacuation plus poussée de ceux-ci ;
c) l'introduction de compensateurs bimétalliques spéciaux dans la conception de l'appareil, qui, en fonction de la température, provoquent un incrément dans la lecture de l'appareil d'amplitude égale et de signe opposé à l'erreur de température de l'appareil.
Il existe des compensateurs bimétalliques du 1er et du 2e type.
L'action des compensateurs du 1er genre (Fig. 6.16, a) repose sur l'introduction en série avec un élément sensible élastique d'une liaison cinématique réalisée sous la forme d'un bilame fixe en porte-à-faux, le mouvement linéaire de l'extrémité libre de laquelle, proportionnelle à l'incrément de température, s'ajoute à la flèche s de l'élément sensible élastique (ou s'en soustrait). Le calcul de la valeur pour un compensateur bimétallique à plaques (voir Fig. 6.19, a) est effectué selon la formule (voir Ch. II) :
m,
où est l'épaisseur de la plaque bimétallique dans m;
sont les coefficients de dilatation linéaire des composants
bimétal;
Longueur de la plaque en m;
- incrément de température ° С.
Le compensateur de 1er type ne compense que l'erreur de température additive.
L'action des compensateurs du 2e type (voir Fig. 6.16.6) repose sur l'introduction d'une liaison cinématique dans la manivelle, réalisée sous la forme d'un bilame, dont le mouvement de l'extrémité libre, proportionnel à la augmentation de la température, provoque une augmentation ou une diminution du bras de manivelle d'une quantité , qui est déterminée de la même manière que la valeur de As pour un compensateur de 1ère espèce, selon la formule (6.16). La nature de l'influence du compensateur de 2e type sur l'incrément des lectures de l'instrument dépend de l'angle initial de l'installation de la manivelle (voir Fig. 6.16, a). Si cet angle est proche de zéro, c'est-à-dire si à s = 0 la manivelle est approximativement perpendiculaire à la bielle, alors l'incrément du bras de manivelle ne provoque presque pas la rotation initiale de la manivelle, mais modifie uniquement le rapport de démultiplication du mécanisme. Par conséquent, à = 0, la correction introduite par le compensateur de 2ème type est purement multiplicative.
d) l'utilisation de convertisseurs électriques différentiels qui produisent deux paramètres variables z 1 et z 2 et inclus selon le schéma du diviseur de tension ; lorsqu'il fonctionne sur une charge à haute résistance, le convertisseur différentiel n'a pas d'erreur de température, car la valeur de la tension est retirée de la valeur des paramètres z 1 et z 2 ne dépend pas, mais est déterminé par la relation z 1 / z 2 il est important de n'assurer que l'égalité des coefficients de température des paramètres z 1 et z 2,
e) l'utilisation de compensateurs électriques réalisés sous forme de résistances thermiques filaires ou semi-conducteurs et connectés à un circuit électrique externe de manière à compenser les erreurs de température introduites par tous les autres éléments du capteur. Des variantes de ces schémas sont examinées au ch. VII.
4. Erreurs dues au jeu dans les supports, les charnières et les guides du mécanisme de transmission-multiplicateur. Pour éliminer les erreurs de jeu, un ressort en spirale (cheveux) est installé sur l'axe de sortie du mécanisme multiplicateur de transmission, qui reçoit une précharge initiale. L'amplitude de la précharge est choisie de telle sorte que dans toute la plage d'angles de rotation de l'axe de sortie, le moment créé par le ressort autour de son axe dépasse légèrement le moment réduit de balourd multiplié par la valeur maximale de surcharge vibratoire ou de surcharge linéaire accélérations. Une précharge de ressort trop importante n'est pas souhaitable car elle augmente les erreurs de friction.
5. Erreurs dues à l'hystérésis et aux séquelles élastiques. La réduction de ces erreurs est obtenue en choisissant des matériaux ayant de bonnes propriétés élastiques et en améliorant les modes de leur traitement thermique. Les éléments sensibles en alliages 47KhNM et en bronze au béryllium présentent les plus petites erreurs d'hystérésis et de séquelle élastique.
6. Erreurs dues à l'influence de la pression ambiante. Ces erreurs se produisent dans les manomètres à éléments sensibles doubles (voir Fig. 3.6 et 6.8) en cas d'inégalité de leurs surfaces efficaces. Pour réduire les erreurs, sélectionnez des éléments sensibles avec des zones efficaces aussi proches que possible.
Il est clair qu'au bout de 4 ans la question n'est plus d'actualité, mais si j'ai bien compris, à + 23C une erreur a été obtenue (25,04 / 25-1) * 100 % = + 0,16 % (en % du VPI, qui est 25MPa), à + 55C, l'erreur obtenue est (24,97 / 25-1) * 100 % = -0,12 %.
Et l'erreur du capteur à + 23C est normalisée à 0,2% de l'URL, et à + 55C, elle devrait être de 0,2% + 0,08% * (55C-23C) / 10C = 0,456 % de l'URL.
c'est-à-dire qu'il ne peut y avoir aucun problème avec la vérification (à + 23C nous avons + 0,16 % avec une tolérance de +/- 0,2 %, à + 55 C nous avons -0,12 % avec une tolérance de +/- 0,456 %). A + 55C, l'appareil s'est même avéré plus précis qu'à température normale (+ 23C).
C'est-à-dire qu'il ne peut y avoir aucun problème avec la vérification (à + 23C, nous avons + 0,16% avec une tolérance de +/- 0,2% ...
Il semble que toutes les lectures s'adapter à l'erreur de base , égal dans ce cas à 0.05MPa ....
se leva question suivante: à un transducteur de pression qui est en cours de préparation pour des essais de type sur un instrument de mesure ...
Au cours de ces tests, l'exactitude et la validité du MX... proposé par le développeur de ce capteur doivent être établies, dans ce cas erreur de capteur supplémentaire due aux changements de température environnement ...
Les valeurs mesurées ont montré que l'erreur de base du capteur testé ne dépassait pas la valeur des limites d'erreur tolérées suggérées par le développeur - ± 0,2% ou en valeurs absolues ± 0,05 MPa, mais
la valeur obtenue de l'erreur supplémentaire du changement de température pour ce capteur dépassé la valeur suggérée par le développeur pour les limites de l'erreur supplémentaire admissible :
D'après la méthode de calcul de l'erreur de température supplémentaire, on obtient :
(24,97-25,04) / (25 * 0,1 * (55-23)) * 100 = -0,0875%, soit le capteur ne rentre pas dans l'erreur de température supplémentaire !!!
Celles. le développeur a suggéré que ce type de capteur a erreur supplémentaire à partir du changement de température ± 0,08% de l'URL pour chaque 10 ° , et lors de la vérification de cette valeur sur le premier capteur rencontré, il s'est avéré -0,0875% ...
Ici, la question se pose immédiatement de savoir si le développeur a correctement défini la valeur. erreur supplémentaire à partir d'un changement de température égal à ± 0,08 % de l'URL pour chaque 10 ° ..., puisque il n'est pas nécessaire de vérifier l'erreur totale du capteur à une température de + 55° , comme vous le faites (imaginez ce que ce serait si la valeur obtenue de l'erreur de base était à la limite maximale admissible pour ce capteur... ), à savoir, ce paramètre, qui est normalisé ..., c'est-à-dire ordre de grandeur changements erreur du correspondant changements Température ....
De plus, les valeurs mesurées permettent d'estimer l'erreur supplémentaire due aux changements de température uniquement en hautà partir de la température prise comme normale + 23 ° .
Il est également nécessaire d'estimer l'erreur supplémentaire due aux changements de température. vers le basà partir de la température prise comme normale + 23 ° , c'est-à-dire à -40 ° , et ce changement n'est pas à 32 ° , comme jusqu'à une température de + 55 ° , mais à 63 ° ...., c'est-à-dire, très probablement, la valeur d'une erreur supplémentaire d'un changement de température vers le bas sera encore plus grande que la valeur obtenue pour ce capteur en haut (-0.0875%)....
En règle générale, l'erreur supplémentaire du changement de température pour le SI est fixée au maximum des erreurs supplémentaires en haut et vers le bas...., ou, dans de rares cas, deux - différents ...
Par conséquent, dans ce cas, il est nécessaire d'effectuer une série de tests supplémentaires sur un échantillon représentatif des capteurs considérés afin d'établir une erreur supplémentaire adéquate pour eux (pour ce type de capteurs) des changements de température ...
Dernière modification le 24 décembre 2015 par svdorbLes capteurs de température mécaniques et électriques en contact avec le milieu dont la température est mesurée (ceci n'inclut pas les pyromètres à rayonnement) sont caractérisés par les erreurs méthodologiques suivantes.
1. Erreur due aux pertes dues au rayonnement thermique et à la conductivité thermique. Cette erreur est due au fait que la température des parois de la canalisation diffère de la température mesurée du gaz ou du liquide circulant dans cette canalisation. En conséquence, avec l'échange de chaleur utile entre le milieu et le capteur, un échange de chaleur nocif se produit entre le capteur et les parois de la canalisation en raison du rayonnement et de la conductivité thermique (en raison de la sortie de chaleur à l'endroit où le capteur est fixé ). Cela conduit au fait que la température du capteur diffère de la température du milieu et une erreur méthodique se produit. Pour réduire cette erreur, il faut augmenter la longueur de la partie immergée et le périmètre du capteur, diminuer l'épaisseur de paroi, isoler la surface intérieure de la canalisation, la partie non immergée du capteur et le lieu de sa fixation .
2. Erreur due à une décélération incomplète du flux de gaz. Dans les thermomètres conçus pour mesurer la température réelle T flux d'air venant en sens inverse, une erreur se produit, dont la cause est une augmentation de la température du capteur due à la transition en chaleur de l'énergie cinétique du flux d'air lorsqu'il est décéléré par le capteur.
Pleine température de freinage
La température du capteur due à une décélération incomplète du débit n'atteint pas la température TP, il est déterminé par la formule
,
où r - coefficient de freinage en fonction de la forme du capteur.
Pour certaines formes de capteurs, le coefficient r a les significations suivantes :
pour un cylindre situé en travers du flux, r = 0,65;
pour un cylindre situé le long du cours d'eau, r=0,87;
pour la sphère r = 0,75.
Erreur relative de la vraie mesure de la température
.
Cette erreur peut être prise en compte en introduisant un amendement ; dans les calculateurs de navigation, cette correction est entrée automatiquement.
Dans les thermomètres conçus pour mesurer la température T P gaz retardés, l'erreur est due à une décélération incomplète du flux par le capteur.
Erreur relative de mesure de la température de freinage
.
Cette erreur peut également être prise en compte en introduisant un amendement.
3. Erreur dynamique. Cette erreur est due au fait que la chaleur est transférée du support à l'élément sensible avec un certain retard en raison du taux fini de transfert de chaleur, qui dépend du matériau de la masse et de la surface du mandrin de frettage.
L'inertie thermique d'un thermomètre dans l'approximation linéaire est caractérisée par sa fonction de transfert (3.3) :
,
où S T - sensibilité
T 1 - la constante de temps ()
La principale caractéristique qualitative de tout capteur d'instrumentation est l'erreur de mesure du paramètre contrôlé. L'erreur de mesure de l'appareil est l'ampleur de l'écart entre ce que le capteur d'instrumentation a montré (mesuré) et ce qu'il est réellement. L'erreur de mesure pour chaque type spécifique de capteur est indiquée dans la documentation d'accompagnement (passeport, mode d'emploi, méthode d'étalonnage), qui est fournie avec ce capteur.
En termes de forme de présentation, les erreurs sont réparties en absolu, relatif et donné les erreurs.
Erreur absolue- c'est la différence entre la valeur mesurée par le capteur Xism et la valeur réelle Xd de cette valeur.
La valeur réelle Xd de la valeur mesurée est la valeur trouvée expérimentalement de la valeur mesurée aussi proche que possible de sa vraie valeur. Parlant langage simple la valeur réelle Xd est la valeur mesurée par un appareil de référence ou générée par un calibrateur ou un point de consigne haute société précision. L'erreur absolue est exprimée dans les mêmes unités de mesure que la valeur mesurée (par exemple, en m3/h, mA, MPa, etc.). Étant donné que la valeur mesurée peut être supérieure ou inférieure à sa valeur réelle, l'erreur de mesure peut être soit avec un signe plus (les lectures de l'instrument sont surestimées) soit avec un signe moins (l'instrument sous-estime).
Erreur relative Est le rapport de l'erreur de mesure absolue à la valeur réelle Xd de la valeur mesurée.
L'erreur relative est exprimée en pourcentage, ou est une valeur sans dimension, et peut également prendre des valeurs positives et négatives.
Erreur réduite Est le rapport de l'erreur de mesure absolue à la valeur de normalisation Xn, qui est constante sur toute la plage de mesure ou une partie de celle-ci.
La valeur standard Xn dépend du type d'échelle du capteur d'instrumentation :
- Si l'échelle du capteur est unilatérale et que la limite inférieure de mesure est nulle (par exemple, l'échelle du capteur est de 0 à 150 m3/h), alors Xn est pris égal à la limite supérieure de mesure (en notre cas, Xn = 150 m3/h).
- Si l'échelle du capteur est unilatérale, mais que la limite de mesure inférieure n'est pas nulle (par exemple, l'échelle du capteur est de 30 à 150 m3 / h), alors Xn est pris égal à la différence entre la mesure supérieure et inférieure limites (dans notre cas, Xn = 150-30 = 120 m3 / h ).
- Si l'échelle du capteur est bilatérale (par exemple, de -50 à +150 ), alors Xn est égal à la largeur de la plage de mesure du capteur (dans notre cas, Xn = 50 + 150 = 200 С) .
L'erreur donnée est exprimée en pourcentage, ou est une valeur sans dimension, et peut également prendre des valeurs positives et négatives.
Assez souvent, la description d'un capteur particulier indique non seulement la plage de mesure, par exemple de 0 à 50 mg/m3, mais également la plage d'indication, par exemple, de 0 à 100 mg/m3. L'erreur réduite dans ce cas est normalisée à la fin de la plage de mesure, c'est-à-dire à 50 mg / m3, et dans la plage de lecture de 50 à 100 mg / m3, l'erreur de mesure du capteur n'est pas du tout déterminée - en fait , le capteur peut afficher n'importe quoi et avoir n'importe quelle erreur de mesure. La plage de mesure du capteur peut être divisée en plusieurs sous-plages de mesure, pour chacune desquelles sa propre erreur peut être déterminée à la fois en amplitude et en forme de présentation. Dans le même temps, lors de la vérification de tels capteurs pour chaque sous-gamme, leurs propres exemples d'instruments de mesure peuvent être utilisés, dont la liste est indiquée dans la procédure de vérification de cet appareil.
Pour certains appareils, la classe de précision est indiquée dans les passeports à la place de l'erreur de mesure. De tels dispositifs comprennent des manomètres mécaniques affichant des thermomètres bimétalliques, des thermostats, des indicateurs de débit, des ampèremètres à cadran et des voltmètres pour montage sur panneau, etc. La classe de précision est une caractéristique généralisée des instruments de mesure, déterminée par les limites des erreurs de base et supplémentaires admissibles, ainsi que par un certain nombre d'autres propriétés qui affectent la précision des mesures effectuées avec leur aide. Dans le même temps, la classe de précision n'est pas une caractéristique directe de la précision de mesure effectuée par cet appareil, elle indique uniquement la composante instrumentale possible de l'erreur de mesure. La classe de précision de l'appareil est appliquée à sa balance ou à son corps conformément à GOST 8.401-80.
Lors de l'attribution d'une classe de précision à un appareil, celle-ci est sélectionnée dans la plage 1 · 10 n ; 1,5 x 10 n; (1,6 x 10 n); 2 x 10 n ; 2,5 x 10 n; (3x10n); 4 10 n; 5 10 n; 6 10 n; (où n = 1, 0, -1, -2, etc.). Les valeurs des classes de précision indiquées entre parenthèses ne sont pas établies pour les instruments de mesure nouvellement développés.
La détermination de l'erreur de mesure des capteurs est effectuée, par exemple, lors de leur vérification périodique et de leur étalonnage. À l'aide de divers régleurs et calibrateurs, certaines valeurs d'une quantité physique particulière sont générées avec une grande précision et les lectures du capteur calibré sont comparées aux lectures d'un instrument de mesure exemplaire, auquel la même valeur de la quantité physique est fourni. De plus, l'erreur de mesure du capteur est contrôlée à la fois pendant la course avant (une augmentation de la grandeur physique mesurée du minimum au maximum de l'échelle), et pendant la course arrière (la diminution de la valeur mesurée du maximum à le minimum de l'échelle). Cela est dû au fait qu'en raison des propriétés élastiques de l'élément sensible du capteur (membrane du capteur de pression), différents débits réactions chimiques(capteur électrochimique), inertie thermique, etc. les lectures du capteur différeront selon la façon dont la grandeur physique agissant sur le capteur change : diminue ou augmente.
Très souvent, conformément à la procédure de vérification, la lecture des lectures du capteur lors de la vérification doit être effectuée non par son affichage ou son échelle, mais par la valeur du signal de sortie, par exemple, par la valeur du courant de sortie du courant sortie 4 ... 20 mA.
Pour un capteur de pression vérifié avec une échelle de mesure de 0 à 250 mbar, l'erreur de mesure relative de base sur toute la plage de mesure est de 5%. Le capteur a une sortie courant de 4… 20 mA. Une pression de 125 mbar est appliquée au capteur par le calibrateur, tandis que son signal de sortie est de 12,62 mA. Il est nécessaire de déterminer si les lectures du capteur se situent dans des limites acceptables.
Tout d'abord, il faut calculer quel doit être le courant de sortie du capteur Iout.t à une pression de Pt = 125 mbar.
Iout.t = Ish.out.min + ((Ish.out.max - Ish.out.min) / (Rsh.max - Rsh.min)) * Rt
où Iout.t est le courant de sortie du capteur à une pression donnée de 125 mbar, mA.
Ish.out.min - courant de sortie minimum du capteur, mA. Pour un capteur avec sortie 4… 20 mA Is.out.min = 4 mA, pour un capteur avec sortie 0… 5 ou 0 ... 20 mA Is.out.min = 0.
Ish.out.max - courant de sortie maximum du capteur, mA. Pour un capteur avec sortie 0… 20 ou 4… 20 mA Ish.out.max = 20 mA, pour un capteur avec sortie 0… 5 mA Ish.out.max = 5 mA.
Psh.max - échelle maximale du capteur de pression, mbar. Rshmax = 250 mbar.
Rsh.min - échelle minimale du capteur de pression, mbar. Rsh.min = 0 mbar.
Рт - pression fournie du calibrateur au capteur, mbar. т = 125 mbar.
En remplaçant les valeurs connues, on obtient :
Iout.t = 4 + ((20-4) / (250-0)) * 125 = 12 mA
C'est-à-dire que lorsque la pression appliquée au capteur est égale à 125 mbar, sa sortie de courant doit être de 12 mA. Nous considérons dans quelles limites la valeur calculée du courant de sortie peut changer, en tenant compte du fait que l'erreur de mesure relative de base est de ± 5%.
ΔIout.t = 12 ± (12 * 5 %) / 100 % = (12 ± 0,6) mA
C'est-à-dire que lorsqu'une pression est appliquée au capteur égale à 125 mbar à sa sortie de courant, le signal de sortie doit être compris entre 11,40 et 12,60 mA. Selon l'état du problème, nous avons un signal de sortie de 12,62 mA, ce qui signifie que notre capteur n'a pas rencontré l'erreur de mesure spécifiée par le fabricant et nécessite un réglage.
L'erreur de mesure relative de base de notre capteur est :
= ((12,62 - 12,00) / 12,00) * 100 % = 5,17 %
La vérification et l'étalonnage des appareils d'instrumentation doivent être effectués dans des conditions environnementales normales de pression atmosphérique, d'humidité et de température et à la tension d'alimentation nominale du capteur, car plus ou basse température et la tension d'alimentation peut entraîner une erreur de mesure supplémentaire. Les conditions de vérification sont précisées dans la procédure de vérification. Les appareils dont l'erreur de mesure ne rentrait pas dans les repères établis par la méthode de vérification sont soit réajustés et ajustés, après quoi ils sont réétalonnés, soit, si le réglage n'a pas donné de résultats, par exemple, en raison de vieillissement ou déformation excessive du capteur, ils sont réparés. Si la réparation n'est pas possible, les appareils sont rejetés et mis hors service.
Si, néanmoins, les appareils parviennent à être réparés, alors ils ne sont plus soumis à une vérification périodique, mais à une vérification primaire avec la mise en œuvre de tous les points énoncés dans la procédure de vérification pour ce type de vérification. Dans certains cas, l'appareil est spécialement soumis à des réparations mineures (), car selon la méthode de vérification, il est beaucoup plus facile et moins coûteux d'effectuer une vérification primaire qu'une vérification périodique, en raison des différences dans l'ensemble d'instruments de mesure exemplaires qui sont utilisés dans vérification périodique et primaire.
Pour consolider et tester les connaissances acquises, je vous recommande de le compléter.