Изчисляване на систематичния компонент на MC грешката и стандартното отклонение на стандартното отклонение
Съдържание
Задача за курсова работа……………………………………………………………2
1. Влияние на концентрацията на водород върху температурата на газовата смес……………3
1.1. Съпротивителен термометър……………………………………………………3
1.4. Аналогово-цифров преобразувател…………………………………. 5
Изчисляване на метрологичните характеристики на IK1……………………………………6
2. Измерване на телесната температура……………………………………………….8
2.1. Съпротивителен термометър…………………………………………………….8
2.4. Аналогово-цифров преобразувател…………………………………………9
Изчисляване на метрологичните характеристики на IK2…………………………………..10
3. Определяне на скоростта на газа………………………………………………………..12
3.1. Съпротивителен термометър……………………………………………………12
3.4. Аналогово-цифров преобразувател……………………………………………………………13
Изчисляване на метрологичните характеристики на IK3…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………14
4. Определяне на относителната грешка на преобразуване на термичния преобразувател на анализатора на концентрацията на водород във въздуха………………17
Списък на използваната литература………………………………………………. 17
Задача за курсова работа.
Изчислете термичния преобразувател (термичен преобразувател) на анализатора на концентрацията на водород във въздуха.
- Измерваната среда е въздух с примес на водород.
- Диапазонът на концентрация на водород е от 0,1 до 10%.
- Температура на газа:T= 30 oC= 303K
- Дължина на газопроводите: L = 3м
- Допустимо време на забавяне: t = 3мин
- Допустима грешка при измерване: sop = 5%
От анализа на техническите изисквания правя избор на материали за тръби и проводници:
Материал на телта - никел
Материал на тръбата -платина
Диаметър и дължина на проводника: dp = 0,03*10 -3 m; L \u003d 7 * 10 -2 m.
Диаметър на тръбата: dtr \u003d 5 * 10 -3 m.
Необходимо е да се избере последователност от измервателни канали, които измерват температурния спад на измерваната среда в канала при различни концентрации на водород, телесната температура и скоростта на газа; изчислява метрологичните характеристики на измервателните канали и прави изводи за съответствието или несъответствието на изчислените и допустимите грешки съгласно заданието.
Блокова схема на последователността на инсталиране на измервателни канали.
Канал #1.
Влияние на концентрацията на водород върху температурата на газовата смес.
Нажежаема жичка.
Блок 1.1.:Съпротивителен термометър.
Използвам нажежаема жичка като съпротивителен термометър.
Когато концентрацията на водород във въздуха се промени, съпротивлението на нишката се променя обратно. Тъй като концентрацията на газ се увеличава, топлината се отстранява по-бързо от нишката.
Изчисляваме стойностите на съпротивлението на проводника при минималните концентрации Rmin и максималните Rmax на измерения компонент на газовата смес:
,
къде е съпротивлението на жицата;
- постоянен проектен параметър на термопреобразувателя;
- коефициент на топлопроводимост
Работният ток на проводника при такава концентрация на газовата смес, която съответства на максималната температура на проводника, се определя по формулата:
,
получаваме:
При концентрация на водород от 0,1%:
; .
При концентрация на водород от 10%:
; .
Въз основа на дадените условия:
- При концентрация на водород от 0,1%:
- При концентрация на водород от 10%:
- Увеличаване на спада на напрежението в съпротивлението на проводника:
Границата на допустимата основна грешка е равна на:
Блок 1.2.:Резистивен мост.
Тъй като областта, която ни интересува, е сравнително малка, е необходимо да се използва мост (сензор за измерване на спад на напрежението), който на фона на U нишката ще подчертае този конкретен спад. Мостът се състои от два резистораС5 - 25Фи един навит от манганитна жица.
Характеристики на резистораC5 - 25F:
- Номинално съпротивление 51Ω
- Номиналната мощност отговаря на условията на веригата:
- Основна граница на грешкаg = ± 0,05%
Захранващо напрежение на моста: .
Характеристики на намотания резистор:
- Номинално съпротивление 5Ω
- Максимално допустима основна грешкаg = 0.
Определете захранващото напрежение на моста:
;
;
.
Фиг. 1. Резистивен мост
Блок 1.3.:Усилвател.
Изберете DC усилвателФ7073/8.
- Диапазон на входното напрежение ±100mV
- Номинално усилване80
- Граница на допустимата основна грешка
Сигналът, идващ към ADC след усилване:
Блок 1.4.:Аналого-цифров преобразувател.
Избираме аналогово-цифров преобразувател от типаФ7044
- Диапазон на конвертируемото напрежение ±5 V
- Горна стойност на изходния кодиран сигнал
- Методът на извеждане на кода е паралелен
- Граница на допустимата основна грешка:
g = ± [0,1+0,06(Uc/U –1)] = ± [0,1+0,06(5/5 –1)] = ± 0,1%
- крайна стойност на диапазона на преобразуване
- Допълнителенгрешката, причинена от промяната на температурата на околната среда в работния температурен диапазон, изразена като процент от диапазона на промяна на изходния сигнал за 10°C, не надвишава стойността:
%
Общата грешка на аналогово-цифровия преобразувател не надвишава стойността:
%.
Изчисляване на метрологичните характеристики на ИК1.
Изчисляваме номиналните статични характеристики на ИЧ измервателния канал.
N=4 - броят на компонентите в ИС.
където fni е номиналната статична функция на преобразуване на i-тия преобразувател;
ai е първоначалното отместване.
Изчисляване на статичната трансформационна функция на IR fн(x):
;
;
;
Изчисляване на систематичния компонент на грешката на MC и стандартното отклонение на RMS на системния компонент на грешката.
N е броят на компонентите в ИС.
fнi=Ai*x + ai – функция на статична трансформация i = 1.2…N.
е систематичният компонент на грешката.
- RMS на системния компонент на грешката.
,
където са дисперсиите съответно на мултипликативния и адитивния компонент на системната грешка.
- Приемам равно на нула поради липса на апарати в паспортите.
2.;
Захранването има висока стабилност и грешка