Экологический мониторинг (1094308), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

б) неуравновешенные мосты: ток не равен нулю, показание тока связано с показаниями термометра сопротивления I = (R_t); I ≠ 0

2 ) Логометры – это измеритель отношений.

Это магнитоэлектрический прибор, у которого есть 2 рамки (1 и 2), которые механически жестко связаны между собой. Они установлены между полюсными наконечниками 3. На рамках крепится стрелка 5; 4 – шкала прибора. М₁, М₂ – вращающие моменты.

Равновесие М₁ = М₂;

Угол поворота стрелки

I₁ = E/R₁; I₂ = E/(R₁ + R_t)

Недостаток: приборы имеют нелинейную (неравномерную) шкалу.

3) Компенсаторы.

О сновной источник погрешности при использовании термометров сопротивления как датчика температуры заключается в значительном влиянии на результат сопротивления соединительных проводов (линий). Для исключения этой погрешности используют компенсационные схемы.

R₀ – образцовый резистор с известным сопротивлением; П – потенциометр – это прибор, который позволяет компенсировать падение напряжения в цепи путем подачи противонапряжения с обратным знаком.

Измерение проводится в 2 этапа.

I: U_Rt = IR_t; ; II: U₀ = IR₀

В момент измерения падения напряжения с помощью потенциометра ток через соединительные провода термометра сопротивления не идет.

У нормирующих преобразователей, работающих с термометрами сопротивления входная цепь – это либо мост, либо компенсатор.

§2. Термоэлектрические преобразователи (термопары)

П ринцип действия основан на возникновении термо-ЭДС в месте спая двух разнородных металлов.

А, В – проводники

(1) – горячий спай

(2) – холодный спай

E = (t) = E_tr - E_tx

Обратный эффект – эффект Плетье.

К онструктивно горячий спай защищен защитным чехлом.

Основной источник погрешности при измерении температуры с помощью термопары – это непостоянство температуры холодного спая. В лабораторных условиях холодный спай помещается в сосуд Дюара.

Для компенсации изменения температуры холодных спаев используются мостовые схемы.

– схема компенсации изменения температуры холодного спая, активный элемент R_t расположен вблизи холодных спаев. Компенсатор вводит соответствующую поправку в ЭДС.

Вторичные приборы, работающие с термопарой

1) Любой милливольтметр

2) Потенциометр

3) Нормирующий преобразователь – входная цепь построена по принципу милливольт-метра

§3. Бесконтактные методы

1. Тепловизоры

Это приборы и системы, которые позволяют определить не только величину температуры, но и распределение температуры по объекту с высокой точностью.

Основаны на регистрации теплового излучения объекта и ИК области объекта.

FLIR systems

Применение в ЭМ:

1) Контроль утечек тепла из магистральных и городских теплотрасс

2) Контроль утечек из магистральных трубопроводов с широкой фракцией углеводородов (ШФЛУ)

_____________________________________________________________________________

Физические основы термографии

Принцип действия основан на законах излучения абсолютно черного тела.

Закон Планка: [Вт/м²m]

W_b – спектральная плотность излучения черного тела при длине волны 

с = 310⁸ м/с – скорость света

h = 6,610^-34 Дж/с – постоянная Планка

k = 1,410^-23 Дж/К – постоянная Больцмана

Закон смещения Вина: [m]

Закон Стефана-Больцмана: W_b=T² [Вт/м²]

 = 5,710^-8 – постоянная Стефана – Больцмана

_ ____________________________________________________________________________

Устройство тепловизоров.

Тепловой детектор – микроболометр.

Ячейка детектора (справа), как термопара, при нагреве ее сопротивление изменяется.

В этом случае контакт с объектом отсутствует; ячейка нагревается за счет излучения предмета.

П ринципиальная схема измерения

Необходимое условие – точный контроль температуры микроболометра.

М икроболометр в сборе.

С FPA детектора сигнал идет в АЦП (аналогово-цифровой преобразователь).

Один 14-битный АЦП на линию пикселей (всего их 320), полностью интегрированный в микросхему детектора, минимизирует риск возникновения «шумов».

Существует 2 вида тепловизоров: измерительные и неизмерительные. Измерительные позволяют получать полную тепловую картину объекта с оцифрованными значениями температуры. Неизмерительные – только цифровую картину.

Функциональная схема преобразования сигнала

К С – коммутатор сигналов

МП – микропроцессор

RS232 порт – стандартный интерфейс передачи сигнала на внешнее устройство

V_порт – порт для выхода видеосигнала

Применение тепловизоров: тепловизионные иммеджеры (кроме теплоизображения имеется сканер в ИК области в узком диапазоне длин волн).

2. Оптические пирометры

Включают: – оптику (объектив);

– один или несколько чувствительных элементов (ЧЭ). В качестве ЧЭ может быть батарея термопар (несколько соединенных последовательно термопар).

– дисплей;

– лазерный целеуказатель для выбора объекта измерений.

Используется несколько видов пирометров:

1) Пирометры с исчезающей нитью. В них определение температуры объекта производится путем сравнения температуры (цвета) объекта с цветом нити лампы накаливания, встроенной в пирометр; сравнивает человек.

2) Радиационные пирометры (пирометры полного излучения). Измерение в соответствии с законом Стефана-Больцмана, регистрируется всё, что идет от объекта. ЧЭ – батарея термопар. Недостаток – необходимость поддерживания температуры холодных спаев постоянной.

3) Пирометры спектрального отношения. Измеряется спектральная плотность при двух близких, но неодинаковых длинах волн. Позволяют измерять с высокой точностью температуру за счет снижения влияния коэффициента нечерноты при различных длинах волн.

Функциональная схема преобразования сигнала

В ерхняя часть – цифровые пирометры; нижняя – аналоговые.

ЧЭ – чувствительный элемент

АЦП – Аналогово-цифровой преобразователь

ЦИ – цифровой индикатор

> – усилитель

НП – нормирующий преобразователь

И – стрелочный индикатор

Часть 3. Измерение уровня жидкости

Для измерения уровня жидкости используются следующие приборы:

1. Мерные шесты и рулетки

2. Поплавковые уровнемеры

3. Электрические уровнемеры

4. Бесконтактные уровнемеры

§1. Поплавковые уровнемеры

И спользуются в системе очистки сточных вод в открытых резервуарах.

1 – поплавок

2 – резервуар

3 – трос

4 – отсчетное устройство

5 – шкала

§2. Электрические уровнемеры

Применение: а) чистые воды, которые близки по свойствам к хорошему диэлектрику;

б ) для загрязненных жидкостей (электропроводящие) – вода.

Х ороший диэлектрик R   (10¹² – 10¹⁴ Ом): стекло, полиэтилен, керамика, бидистиллированная вода (₀ = 10⁸ Сименс/см; 1 сименс = 1/Ом)

1. Емкостные уровнемеры.

1 – центральный (+) электрод

2 – второй (экранный) электрод

3 – вставка из диэлектрика

4 – рабочая полость датчика

h – текущее значение уровня

Э лектрическая модель датчика

;

₀ = 8,8510^-12 Ф/м

С_ = С_п +С_г + С_ж – статическая характеристика датчика

Функциональная схема преобразования сигнала

Д – датчик

ИС – измерительная схема

НП – нормирующий преобразователь

h CI или UI_yA_исh

2. Кондуктометрические уровнемеры

Принцип действия – измерение сопротивления между двумя электродами, погруженными в жидкость.

1 – металлические электроды

2 – емкость

hRI или U

§3. Бесконтактные уровнемеры

П ринцип локации – регистрация времени прихода у/з отраженного сигнала от дна емкости или водоема. Чаще используются для открытых водоемов.

Принципиальная схема

1 – у/з излучатель и приемник

2 – измерительная схема

3 – у/з генератор

4 – схема регистрации времени

I – зондирующий луч

II – отраженный сигнал

; С_ж – скорость у/з в жидкости.

Часть 4. Измерение расхода природных и сточных вод

Специфика: как правило, расход измеряется в открытых каналах или трубах.

§1. Ультразвуковые расходомеры

3 0 % объема продаж

Времяимпульсный УЗ расходомер

УП_1,2 – УЗ преобразователи, установленные на трубопроводе; они питаются от генератора 1.

2 – измерительная схема

3 – регистрирующее устройство

УЗ преобразователи вводят акустический сигнал под некоторым углом  к оси трубопровода.

У П работают поочередно: сначала УП₁ излучает, а УП₂ принимает акустический сигнал, потом они меняются местами.

В каждом из этих циклов определяется время прохождения акустического сигала через жидкость. Акустический сигнал распространяется в жидкости с определенной скоростью.

₁ – время измерения по потоку; ₂ – время измерения против потока (₁< ₂)

; V_L – проекция линейной скорости потока на направление L,

с – скорость распространения УЗ в неподвижной жидкости (для воды  1470 м/с).

Q₀  V   (10^-12c)  Q₀^*; Q₀ = VS_{трубопровода} – объемный расход

Точность прибора: 0,5%,  1%

Характеристики

Список файлов реферата