CC BY
10
УДК 536.531
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТАРИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «СОПРОТИВЛЕНИЕ-НАПРЯЖЕНИЕ» ИСПОЛЬЗУЕМОГО
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРОЦЕССЕ ШЕВИНГОВАНИЯ-ПРИКАТЫВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
А. А. Маликов, А.В. Сидоркин
Рассмотрен ряд ключевых моментов процесса тарировки преобразователя «сопротивление-напряжение»» используемого в составе системы непрерывного многоканального измерения и регистрации температуры вращающихся частей технологических систем. Уделено существенное внимание вопросам обеспечения заданных метрологических характеристик преобразователя.
Ключевые слова: измерение, температура, преобразователь, сопротивление, напряжение, погрешность, тарировка.
Ранее, в статьях [1, 2], была описана конструкция калибратора, используемого для тарировки преобразователя «сопротивление-напряжение», задействованного в свою очередь, в схеме измерения и регистрации температуры режущих зубьев комбинированного инструмента в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес [3 - 7].
Процедура установки «нуля» и тарировки преобразователя осуществляется в несколько этапов.
1. В случае внешнего исполнения блока калибратора, производится его подключение к преобразователю посредством разъема Х1 [1].
2. К выходному разъему тарируемого блока 3, запитываемого от двуполярного источника питания 2, с помощью экранированного кабеля 4, подключается цифровой вольтметр 1 (рис. 1 и 2). Корпуса приборов, блоков и вспомогательных средств должны быть, через соответствующие клеммы, соединены с заземляющей шиной.
3. Непосредственно перед осуществлением процедуры тарировки производится самопрогрев измерительной аппаратуры, блоков и устройств, в течение времени, указанного в их эксплуатационной документации. Для преобразователя «сопротивление-напряжение» этот интервал времени не должен быть менее 15 минут.
4. Переключатель SA1 блока калибровки [1] фиксируется в положении калибровки ▼О оС, соответствующем RtmH. После этого, тщательной подстройкой резистора R3 (см. рис. 2 [6]), устанавливается выходное напряжение ивых=0 В. На этом процесс калибровки преобразователя можно считать завершенным.
Следует заметить, что на текущем этапе тарировки, помимо прочего, фиксируются данные, необходимые для построения первой точки тари-ровочного графика.
5. Далее, последовательно (во всех положениях переключателя SA1, которые соответствуют калибровочным точкам) определяются величины выходного напряжения ивых преобразователя.
Полученные данные (при тарировке многоканального устройства -для каждого канала в отдельности) удобно свести в таблицу. По этим данным, в системе координат Rt{ - С/вых/ строятся тарировочные графики (рис. 3 и 4).
Рис. 1. Схема подключения аппаратуры при тарировке
Рис. 2. Общий вид комплекта аппаратуры для тарировки
6. С помощью средств математической обработки, например встроенных в пакет прикладных программ Microsoft Excel, производится аппроксимация полученного точечного (тарировочного) графика линейной зависимостью вида:
Uвых = k • Rt + U0
При этом программа автоматически рассчитывает величину коэффициента k и постоянной U0. Следует отметить, что при соблюдении условия, указанного в п. 3 настоящей процедуры, величина U0~0. По желанию пользователя, программа может отобразить рассматриваемое уравнение и
473
аппроксимирующую кривую на тарировочном графике. Кроме этого, по методу наименьших квадратов, может быть рассчитана величина коэффициента достоверности аппроксимации Я (см. рис. 3 и 4).
Пример построения тарировочной таблицы для термометра сопротивления ТЭП 018-05 и преобразователя «сопротивление-напряжение»
Температура термом., оС Сопротивление, термометра Яt, Ом Показания цифрового вольтметра, В
0 100,00 -0,00048
25 109,75 0,380182
50 119,40 0,728562
75 128,99 1,123895
100 139,11 1,489418
Рис. 3. Пример построения тарировочной характеристики для термометра сопротивления ТЭП 018-05 в диапазоне от 0 до 100 оС
7. При необходимости тарировки многоканального преобразователя вышеописанная процедура повторяется последовательно для каждого канала.
Следует заменить, что при наличии индивидуальной градуировоч-ной характеристики, для конкретного термометра также должен быть построен тарировочный график (см. рис. 3). Например, для платиновых тер-
мометров сопротивления, этот график (при проведении измерения в небольшом интервале температур - 0...300 оС) может быть построен минимум по двум точкам. При построении графика рекомендуется воспользоваться указаниями, изложенными в п. 6 процедуры.
1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2
Завистимость выходного напряжения ивых ивых В от сопротивления Rt
ивых = 0,0382^ - 3,8178
Rt, Ом
-0,2
95
105
115
125
135
145
Рис. 4. Пример построения тарировочной характеристики перобразователя «сопротивление-напряжение.»
Таким образом, для рассматриваемого нами примера, могут быть получены два уравнения:
т = 0,3899 + 99,95;
и
вых
0,0382т? - 3,8178.
Подставляя значение верхнего уравнения в качестве перемеренной для нижнего, получаем результирующее уравнение:
и вых = 0,01489? + 0,00029.
Если допускаемая погрешность измерений позволяет принять постоянную и0, рассматриваемого уравнения равной нулю, то оно примет вид
ивых = 0,01489?.
Анализируя полученные графические зависимости, можно прийти к выводу, что тарировочная характеристика рассматриваемого термометра сопротивления в указанном интервале температур - практически линейна. При этом коэффициент Я , для тарировочных данных, близок к единице (см. рис. 3). Следует учесть, что достоверность полученных данных может быть, при необходимости, подтверждена поверкой термометра.
475
0
Тарировочная характеристика преобразователя (см. рис 4) - также линейна. При этом коэффициент R =0,9996 свидетельствует о практически полном отсутствии статических искажений сигнала в измерительном тракте преобразователь «сопротивление-напряжение» - масштабный усилитель, что в совокупности с использованием в качестве конечного звена рассматриваемого измерительного комплекса цифрового измерительного прибора (осциллографа, регистратора или вольтметра), гарантирует высокую точность и достоверность результатов измерений.
Список литературы
1. Маликов А.А., Сидоркин А.В. Некоторые особенности построения калибратора преобразователя «сопротивление-напряжение», используемого для измерения температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. Вып. 5. С. 340-346.
2. Маликов А.А., Сидоркин А.В. Некоторые особенности расчета калибратора преобразователя «сопротивление-напряжение», используемого для измерения температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. Вып. 6. С. 47-53.
3. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Некоторые особенности практической реализации процесса дискретной регистрации температуры вращающихся частей технологических систем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. Вып. 8. Ч. 2. С. 78-86.
4. Сидоркин А.В. Технологическая оснастка для измерения температуры в зоне обработки цилиндрических колес шевингованием-прикатыванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. Вып. 8. С. 68-73.
5. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Особенности многоканального измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. Вып. 3. С. 149-156.
6. Маликов А.А., Сидоркин А.В. Особенности реализации преобразователя «сопротивление-напряжение» для измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. Вып. 7. Ч. 1. С. 43-48.
476
7. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Некоторые аспекты расчета преобразователя «сопротивление-напряжение» для измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. Вып. 11. Ч. 2. С. 3-10.
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, andrej-malikov@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сидоркин Андрей Викторович, канд. техн. наук, доц., alan-a@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SOME FEATURES CALIBRATION CONVERTER «RESISTANCE-VOLTAGE» USED TO MEASURE TEMPERATURE DURING SHA VING-PACKING OF CYLINDRICAL GEARS
A.A. Malikov, A.V. Sidorkin
We consider a number of key points calibration transducer «resistance-voltage» process, used as a part of the system of non-continuous multi-channel measuring and recording the temperature of the rotating parts of technological systems. Paying considerable attention given to ensuring the metrological characteristics of the converter.
Key words: measurement, temperature converter, resistance, voltage, error, calibration.
Malikov Andrey Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, andrej-malikov@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sidorkin Andrey Victrovich, candidate of technical science, docent, alan-a@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
