Măsurări și Traductoare PDF

Măsurări și traductoare La toate principiul de functionare, schea de principiu, relatia... nu stiu marimile de intrare si marimile de iesire  1. Metode de măsurare prin comparare directă 1:1 O metodă de măsurare constă în procedura de desfășurare a operației de măsurare, care are la bază principi...

Măsurări și traductoare La toate principiul de functionare, schea de principiu, relatia... nu stiu marimile de intrare si marimile de iesire  1. Metode de măsurare prin comparare directă 1:1 O metodă de măsurare constă în procedura de desfășurare a operației de măsurare, care are la bază principiul de funcționare a mijloacelor tehnice cu care se efectuează măsurarea unei mărimi. Acestea sunt de 2 feluri: a. metode directe ( pentru care rezultatul este obținut experimental, pe baza comparării mărimii de măsurat cu un etalon, fără a recurge la operații de calcul ) b. metode indirecte ( pentru care rezultatul , pe lângă una sau mai multe operații experimentale folosite, recurge și la operații de calcul al acesteia ) Metoda de măsurare prin comparare directă 1:1 este o metodă indirectă din categoria metodelor bazate pe comparare simultană continuă. Metoda comparării 1 la 1 se realizează la sisteme închise ca cel din figură. Mărimea de măsurat, transpusă pe semnalul y de către traductorul Tx, este comparată cu mărimea etalon w de aceeași natură, dar reglabilă, furnizată de generatorul de semnal etalon GSE. Mărimea etalon se modifică astfel încât să devină egală cu mărimea de măsurat. y=w sau y-w=0 , Egalitatea celor două mărimi este sesizată de comparatorul C cuplat cu un indicator de echilibru  2. Metode de măsurare prin comparații succesive O metodă de măsurare constă în procedura de desfășurare a operației de măsurare, care are la bază principiul de funcționare a mijloacelor tehnice cu care se efectuează măsurarea unei mărimi. Acestea sunt de 2 feluri: a. metode directe ( pentru care rezultatul este obținut experimental, pe baza comparării mărimii de măsurat cu un etalon, fără a recurge la operații de calcul ) b. metode indirecte ( pentru care rezultatul , pe lângă una sau mai multe operații experimentale folosite, recurge și la operații de calcul al acesteia ) Metoda de măsurare prin comparații succesive este o metodă indirectă. Aceste metode, numite și metode de substituție, se caracterizează prin aceea că efectul mărimii de măsurat asupra unui aparat de comparat AC se compară efectul mărimii etalon, dar aceste mărimi nu se aplică simultan asupra AC, ci succesiv. Într-o primă fază, mărimea de măsurat y se aplică la intrarea aparatului de comparat și se determină efectul acesteia asupra aparatului. Apoi, în faza a doua, la intrarea aceluiași aparat se aplică o mărime etalon reglabilă w. Această mărime se modifică astfel încât să producă asupra aparatului de comparat același efect ca și mărimea de măsurat aplicată în prima fază. Astfel, dupa mărimea etalon se determină mărimea de măsurat.  3. Traductorul de presiune cu tub Bourdon Presiunea este una dintre cele mai importante mărimi de stare a fluidelor iar aparatele pentru măsurarea acestei mărimi sunt foarte variate. Ele se pot clasifica în mai multe categorii precum principiul care stă la baza senzorilor de presiune unde avem: a. Traductoare bazate pe deformație elastică b. Traductoare peliculare c. Traductoare bazate pe echilibrarea hidrostatică d. Traductoare bazate pe echilibrarea de forțe și momente e. Traductoare bazate pe fenomene/proprietăți electrice, electronice ionic Traductorul de presiune cu tub Bourdon este un traductor bazat pe deformație elastică. Aceste aparate se bazează pe dependența dintre deformația elastică a unui element sensibil si presiunea sau diferența de presiune. Marea majoritate a manometrelor bazate pe deformația elastică au ca senzor un tub elastic sub forma unui arc de cerc cu un unghi la centru de circa 270 grade. Pentru presiuni până la 300 bar, tubul se confecționează din aliaje neferoase, iar pentru presiuni mai mari se confecționează din oțel.  4. Traductor de temperatura de tip termocuplu Temperatura unui mediu poate fi determinat pe baza efectului pe care îl produce asupra unui senzor de temperatură cu care mediul respectiv se află în contact direct sau indirect. Avem traductoare bazate pe: a. generarea unei tensiuni electrice b. variația rezistenței electrice c. dilatarea corpurilor d. analiza radiațiilor electromagnetice Traductoarele de tip termocuplu sunt de tipul care genereaza tensiune electrică. La baza funcționării acestor aparate, stau efectele Peltier și Thompson. Un termocuplu se obține prin sudarea la unul dintre capete a doi electrozi A și B, din metale diferite, dintre care unul are un număr de electroni liberi mai mare decât celălalt. Prin punctul de joncțiune, electronii liberi dintr-un electrod trec în celălalt, primul electrizându-se pozitiv, iar celălalt negativ. Câmpul electric creat se opune difuziei și astfel se realizează un echilibru, când între electrozi se stabilește o diferență de potențial dependentă de temperatura capetelor sudate ( efectul Peltier ). Dacă cele două capete ale unui electrod omogen au temperaturi diferite, concentrația electronilor liberi la capetele respective va fi și ea diferită. Electronii din zona cu concentrația mai mare vor difuza în zona cu concentrație mai mică, până când , prin intermediul câmpului electric creat de diferența de potențial de la capetele electrodului, se stabilește un echilibru ( efectul Thompson ) Seebeck 5.Traductor de temperatura de tip termorezistenta Temperatura unui mediu poate fi determinat pe baza efectului pe care îl produce asupra unui senzor de temperatură cu care mediul respectiv se află în contact direct sau indirect. Avem traductoare bazate pe: e. generarea unei tensiuni electrice f. variația rezistenței electrice g. dilatarea corpurilor h. analiza radiațiilor electromagnetice Traductoarele de tip termorezistență sunt bazate pe variația rezistenței electrice. Sunt confecționate dintr-un conductor de metal pur a cărui rezistență variază sensibil cu temperatura, bobinat neinductiv pe un suport electroizolant și introdus într-o teacă de protecție termică și chimică. La astfel de traductoare dependența dintre temperatura T și rezistența acestora R poate fi aproximată cu o relație de forma: 𝑅𝑇 ≅ 𝑅𝑇𝑂 [1 + 𝛼(𝑇 − 𝑇𝑜 )] b 6.Traductor de debit cu diafragma Traductorul de debit cu diafragmă este un dispozitiv care măsoară debitul fluidelor prin utilizarea unei diafragme cu o deschidere calibrată ce creează o diferență de presiune între amonte și aval. Acesta face parte din categoria traductoarelor de debit bazate pe variația presiunii, deoarece principiul său de funcționare se bazează pe relația dintre diferența de presiune și debitul volumic al fluidului. Traductorul de debit cu diafragmă funcționează prin plasarea unei diafragme cu o deschidere calibrată (orificiu) în calea fluxului fluidului din conductă. Aceasta creează o restricție în curgerea fluidului, generând o diferență de presiune între partea din amonte (înainte de diafragmă) și partea din aval (după diafragmă). Această diferență de presiune este proporțională cu pătratul debitului fluidului, conform ecuației Bernoulli și principiului de continuitate. Diferența de presiune este măsurată cu ajutorul unui manometru diferențial sau a unui traductor de presiune conectat pe cele două părți ale diafragmei. Datele obținute sunt apoi procesate pentru a calcula debitul fluidului. 7.Traductor de nivel cu ultrasunet Nivelul se exprimă prin înălțimea de la un reper luat drept referință până la suprafața liberă a materialului respectiv. Ele sunt de mai multe feluri precum: a. Traductor de nivel cu plutitor b. Traductor de nivel cu imersor c. Traductoare de nivel cu microunde d. Traductoare de nivel cu ultrasunete Această ultimă categorie menționată își bazează funcționarea pe proprietatea undelor ultrasonice de a fi reflectate de suprafața de separație dintre două medii cu densități diferite. Traductoarele de nivel ultrasonice utilizează emiţătoare/receptoare de unde ultrasonice, cu frecvenţe de ordinul MHz, iar nivelul este determinat prin măsurarea timpului parcurs de undă de la emiţător până la suprafaţa lichidului şi înapoi, la receptor. 8.Punti de masurare Punțile de măsurare electrice sunt aparate cu care se pot măsura mărimi electrice ca: rezistența, capacitatea, inductanța și în general impedanța sau oricare altă mărime convertită în prealabil în una din aceste mărimi. În principiu o punte electrică obișnuită ( Wheatstone ) este alcătuită din patru brațe și două diagonale. Pe brațe se conectează câte una sau mai multe componente pasive: rezistențe, capacități sau inductanțe. Pe una din diagonale, diagonala de alimentare, se conectează o sursă de alimentare iar pe celalaltă diagonală, diagonala de măsură se conectează un aparat de măsurare a diferenței de tensiune, eventual montat în paralel cu o rezistență de sensibilitate Rs. Acestea se clasifică în: a. După natura mărimii măsurate deosebim: a. Punți pentru măsurat rezistențe b. Punți pentru măsurat rezistențe c. Punți pentru măsurat rezistențe d. Punți pentru măsurat rezistențe b. După natura sursei de alimentare distingem: a. Punți alimentate cu tensiune continuă b. Punți alimentate cu tensiune alternativă c. După destinația și caracterul măsurării: a. Măsurări continui b. Măsurări discontinui d. După domeniul de valori ale rezistenței: a. Valori medii ( Wheatstone ) - dipol b. Valori mici ( Thomson ) – cuadripol c. Valori mari - tripol 9. Compensatoare Compensatoarele electrice servesc la măsurarea tensiunii electrice, dar prin intermediul acestei mărimi se pot măsura oricare altă mărime convertită în prealabil în tensiune. La baza concepției și funcționării acestor aparate stă principiul comparării și echilibrării unei tensiuni necunoscute cu o tensiune cunoscută și reglabilă furnizată de o sursă adecvată. Elementele esențiale ale unui compensator sunt următoarele: a. Sursă de tensiune pentru alimentare b. Divizorul de tensiune c. Indicatorul de echilibru sau dispozitivul de echilibrare automată d. Eventual o sursă de tensiune etalon, pentru calibrare Scheme Paggendorff. El este alcătuit dintr-un divizor de tensiune rezistiv ( reostat ) cu contact mobil, alimentat de la sursa de tensiune U și dintr-un indicator de echilibru IE, care poate fi un galvanometru de zero. U Tensiunea prelevată de divizor este U c = I  r =  r = k U R Definiți: Măsurarea – proces practic, un act de cunoaștere cantitativă și calitativă a realității , a obiectelor și a mediului în care se desfășoară activitatea. Erori de măsurare – diferența dintre rezultatul măsurării și valoarea reală a mărimii respective. Caracteristica Statică – pune în evidență comportarea în regim staționar a unui sistem sau a unui element. Metoda de măsurare – procedură de desfășurare a operațiilor de măsurare care are la bază principiul de funcționare a mijloacelor tehnice cu care se desfășoară măsurarea Clasa de precizie – eroarea normată maximă admisibilă/ eroarea limită de clasă, care se poate produce în cazul unei măsurări și constituie cel mai important indicator de caracterizare a preciziei de măsurare. Operație de calibrare – în timpul utilizării aparatele de măsurare și etalonare pot pierde performanțele inițiale. Majoritatea pot fi ajustate pentru a le restabili. Etaloane – În orice măsurare mărimea de măsurat se compară cu o unitate de măsură. Dispozitivele care generează aceste unități, multiplii sau submultiplii se numesc etaloane. Caracteristică Dinamică – pun în evidență comportarea unui sistem sau a unui element în regim variabil, atunci când mărimea de intrare suferă modificări în timp. Traductorul – dispozitiv care transformă o mărime fizică de intrare într-o altă mărime, de obicei un semnal electric. 1. Sa se determine valorile absolute si eroarea relativa la jumatatea scalei unui aparat de masura cu CP = 2 si liniarizarea de masura a nivelului 0...600 mm 2. Cu un miliamper cu CP = 0.1 și domeniul de măsurare 2...10 mA se măsoară un curent de 8 mA a. Determinați eroarea absolută maxim admisibilă. b. Determinați eroarea absolută și relativă pentru curentul I = 8mA c. Determinați intervalul de intrare a valorii măsurate.