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

.Ж 15 6 01 М 10/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К А(56) Сангалов А,А, Истотного:нагрева длда пульсаций темжидкости. Труды43/73.Авторское свиЬЬ 518803 кл. О 12 М 47дственное обь но-исследова хнических и ра инение льский отехнии А.А,Сангал пользование градуировоч пературы в НИИФТРИ,ысокочаого стенпото.кэх1979, М. детельство СС В 13/ОО, 1973 ретение о-носится к облас змерительной техники, в ановкам (стендам) для град и датчиков средних и пуль чений параметров движ пример, солености. темп ких. примесей и т.п., и пред спользования в океаногра ии, экологических прогрэ ингу окружающей среды. Известна установка д градуировки датчиков тем щихся сред, содержащая ги тродами на своих стенк высокочастотного электри регистратор поглощаемой сти, образцовые средства и ратуры среды. я динамической ературь 1 движудроканал с элекх, генератореского сигнала, в среде мощнозмерения темпеИзо рольности, к ус и повер ных зн сред, н химичес но длятеороло монитор ти конт- частноуировки сационущихся ературы, назначефии, меммах по.(54)УСТАНОВКА 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 рабочейсредой, 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. 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 НеоднородноНаиболее блИзка к заявляемой, по общим признакам, установка для динэмиче ской грэдуировки датчиков, котораяизмерений параметров среды, дополнительно содержит в своем канале подвижные перегородки с механизмами их открывания и закрывания, механизм перемешивания рабочей и контрольной с,)яд, а механизм перемещения датчика дополнительно снабжен регулируемой муфтой 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 содеркит 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 можетбыть идентифицировано с искажением потока перед образцовым средством измерения не только из-за различия в их формах,но и из-за невозмо;.ььости их размещения в одной точке рабочей среды,Цель изобретения в части устройства и способа состоит в повышении точности динамической градуировки датчиков, измеряющих параметры движущихся средПоставленная цель в части устройства достигается тем, что известная установка, содержащая горизонтально установленный герметизированнь.й канал, заполняемый рабочей средол, дополнительные емкостидля контрольной среды с заданным значением параметра, мехаь изм подачи контрольной среды в канал, механизм перемещения датчика вдоль оси канала, образцовые средства 5 10 15 2025 3040 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 мекду 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 переворачивают установку на 180 относительно ее горизонтальной оси,Общими признаками прототипа и предлагаемого устройства является наличие горизонтально установленного герметизированного канала, заполняемого рабочей 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 ср- ды иэ дополнительных емкостей, перемещение датчи ка вдол ь оси канала.Отличительными признаками в части устройства является наличие в канале установки передвикны: 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 мехду объемами полученных секций и соответствуьощих им дополнительных емкостей, установка требуемого и равномерно распределенного по объему каждой секциизначения параметра, перемещение датчика деляют начальные обьемы среды в каждой через секции таким образом, чтобы не допу-ой секции канала Чоьстить выхода его из рабочей среды, откры, Рассчитывают нижний предел значевание перегородок между секциями, или ихний коэффициента пропорциональности частей, лишь на время прохождения через 5 между обьемамидополнительной емкости и них датчика, причем, таким образом, чтобы секции канала Купы, Выбирают значение К ширина зоны неопределенности контроль- из условий ККпьной среды между секциями не превышала: ЧоТОЛЩИНЫ ПЕРЕГОРОДКИ, ЛИбО ЕЕ ЧаСтИ,"а ПРИ " Чрпах - Чомалых значениях плотностей контрольной 10 5, Рассчитывают объемы среды в дополсреды, обеспечение ввода датчика в канал нительных емкостях соответствующих секснизу, для чего предварительно перевора- ций канала Чдчивают установку на 180 градусов относи-, Чютельно ее горизонтальной оси Чд = К - (4)На фиг.1 прйведен схематический чер 6. Заполняют дополнительные емкоститеж установки; на фиг,2 - расположение ос-, средой в обьемэх, указанных в п,5 при проновных"составных частей на фиг,3 - извольно выбранных для них значениях папример распределения параметра по сек- . раметра Пдьциям канала; на фиг.4 - принцип автомати- .-.7, Одновременно вносят среду из доческого открывания и закрывания шторок в. 20 пол нител ьных емкостей в секции канала, пеперегородках; на фиг,5 - способ задания ремешивают и рассчитывают значение параметра по выбранной модели его рас- параметрасредыПвкаждойсекциипофорпределения; нэ фиг.б - возможность работы . муле (1):установки с контропвнмми средамив ширеК П, + Пком диапазоне их ппотностеи,2 ОК + 3Установка для градуировки датчиков . 8, Перемещают градуируемый датчик фиг.1) содержит канал с секциями 1, кото-.вдоль оси канала с отткрывакнием шторок в рый разделен перегородками 2, в которых перегородках на время прохождения дэтчи-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 сопоставвдоль оси канала служит консоль 5, песреДа-ляют со значением параметра П в каждой ющая движение датчику от вращэюшейся:. секции канала.штанги, Устройство содержит также меха- . На фиг.3 приведен пример задания панизм 3 дляперемешйвания среды;образуцО- . Раметра в секциях канала и пример формы вые измерители йэраметров среды 7, 35 сигнала нэ выходе датчика штриховая лидополнительные обьемы 10 с устройствами ния) с приведенными уровйями, Направле для одновременного введения среды из ние движения датчйка показано стрелкой, этих обьемов в секции канала, а на внутрен-П р и м е р 1, Кольцевой канал постоянноние стенки секций нанесено термоизолиру- го сечения о=0,15 м 2 с длиной по оси 1=10 м, ющее покрытие 9,40 начальным объемом среды ЧО=990 л и наиГрадуировку датчика измеряющего не-большим объемомсреды Чвах=1485 л запол. который параметр среды. производят сле- няют водой с начальным зйачениемдующим образом и в последовательности: параметра (например соленость), измеренной с точностью АО,1 О. Вычисленное зна 1. Наполняют канал средой до мини чение К,п 1 п для этого кайала сОставляет 2, мального уровня, необходимогодля градуи- Вариант 1. Измеренйоет начальное знаровки датчйков, Определяют начальный . чение солености в канале ПО=.О. Разгоражиобьем среды в канала Чо. Определяют наи- . ваем канал на п=5 перегородок, больший обьем канала Чп зх, исходя из наи- образующих равные по объемам секции с большего допустимого уровня среды в 50 Ч,=.198 л каждая(1=1,2,3,4,5). Наполняемдоканале. полнительные емкости средой в обьемах. 2, Перемешивают среду в канале для (К=99) Ч =2 л каждая, задаем значение сополучентия равномерного распределения: лености среды в этих обьемах соответственначальных параметров среды по обьему ка- о; пример)нала, Измеряют начальное значение пара П 1-10 п о, П 2=15 о, П зо,д 2= отдЗ метра среды По. Птд 4=5;4 О, Пдву=10,4 О ОПРЕДЕЛЕННЫЕ С- ПО 3, устанавливают в канал перегорбдки . грешностью +0,1 ф.сошторкамиимеханизмамиихоткрывания. Рассчитываем значения солености в Расстояния между перегородками 1 выби- каждой секции каналарают из условий постановки задачи. Опре"х 2 1" Я(х) дххпЯ = - ,",.Х 2-Х 1где Х 2-.Хи=1 - длина 1-го отрезка реализации; Устанавливаем в канал"иперегородок, расстояния между которыми выбираемравными;1;= М 1.4 , (6)Выбираем коэффициент пропорциональности между объемами дополнительных емкостей Чц и соответствующих имсекций Чь из условий ККпа.Определяем начальные объемы полученных секций Чо = - Чо1.где Чо - начальный объем среды, 1 длина канала по оси, Определяем обьемысредь 1 в дополнительных емкостяхЧд 1=КЧои задаем значения:оленостей в зтих емкостях равные.. 4Яд 1 К(Я 1-Яо)+Я-(7)с наивысшей достижимой точностью,П о и м е р, Тресуется снять сравнительные характеристики датчика пульсаций солености по модели распределения, 5ОПИСЫВаЕМОй фуНКцИЕй Я(Х) - -аХ 2+Яо На ИНтервале реализации 1 мх 5 5 м Е:=4 м,длина канала 1. - . 8 м, шаг реализации позначениям солености М=:5 а,1. Определяем масштаб моделированияМ=1 П.=22. Определяем привеценное значениесолености на концах отрезков в указанноминтервале при выбранном шаге реализации, исключая постоянное значение ЯоП 1= 0,1 % о, П 2=0,15% о, Па=0,35%о,П 4=0,05%о, П 5=0,1%окоторая определена с относительнойпогрешностью также й 0,1%о, что соответствует наибольшей абсолютной погрешности задаваемых значений солености равной +3,510 %, которая недостижимапри иных способах градуировки датчиков.Вариант 2. Известна зависимость (реализация) распределения солености в воде Я(х),.йриведенная на фиг.5, придлййе реализацйи 1.=100 м и с минимальнь 1 м"значени- ем солености на выбранном участке Япп=10%о, Разбиваем эту реализацию на и отрезков, длины которых выбираем из условия равенства разностей сбленостина концах каждого отрезка, например И=0,1%о, РасСчитываем масштаб модели реализациидля указанной выше кОнструкции каналаМ=1 г . (5) При известной зависимосги Я=-Я(х) вычлсляем значение для какдого 1-го отрезкаго формуле (2) Я 1 =а, Я 2 =ба, Яз =1 1 а, Я 4 =16 а, Я 5 =21 а,Я 6=25 а3, Определяем координаты концов отрезков для реализации Я (х)=ах х 11=1, 5х 12= х 21=6, х 22= х 31= Л 1, Х 32= х 41= 4,х 42=х 51= 1/З, х 52= х 61= 5 х 62=1Получаем и - -5 отрезков.10 4. Разбиваем канал на и=5 секцйй, устанавлйвая перегородки на расстояниях 1 ьвычисленных по фоомуле: 1= М(Х 12 - хц) 1=2 М 6 -1)м, 12= 2 б/И. у 63 м, 13= 2(4- ЛГ 1 )м,14=2( 121 -4) м, 15= 2(5- Ю 1)м,15 5. Вь 1 числяем значение задаваемой солености в каждой секции канала по формуле+У 121 )+ Я6, Вйчисляем требуемое значение солености вдополнительныхемкостях пофор( у"ле: (при выбранном коэффициенте К,например, К=8)Яр=(К+1) Я-КЯ о=9%-8 ЯоЯв 1=3 а(7+ /б)+ Яо, Я 2=За(17+И )+ ЯоЯоз=- За(27+ 4 Л 1 )+Яо, Ьд 4= За(37+4 /21 )+ЯЯ.в 5=3 а(46+ 5 1) -Я,+Начальное значение солености Яо ус 0" танавливают в канале до разгаракиванияего на секции.Формула и зоб р етен ия1. Установка для динамической градуи-роеки датчиков, содержащая горизонтальнорасположенный герметизированный канал,заполняемь 1 й рабочей средой, дополнительные емкости для контрольной среды с заданным значением параметра, механизмподачи контрольной среды в канал, меа 0 низм перемещения датчика по оси канаг а,образцовые средства измерений, о т л и ч ао щ а я с я тем, что, с целью повышенияточности градуировки датчиков, канал установки дополнительно содержит подвижные5перегородки с механизмами их открыванияи закрывания, механизм перемешиваниярабочей и контрольной сред, а механизмперемещения датчика снабжен регулируе-.мой муфтой сцепления,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 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 метра, устанавливают поперек канала непроницаемые для параметра перегородки; образующие замкйутые секций канала; рассчитывают соотношение между объемами этих секций и соответствующих им дополни 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 времяпрохождения 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 4 Составйтель В.ОзнобишинТехред М,Моргентап ректорЬОЙаксимишинец едакто озлова нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,роизво каз 4507 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по из 113035, Москва, Ж. РПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРуаская наб 4/Б