М. Бабаев - Приборостроение
1. Аналитический метод. В цепях, где есть реактивные элементы, рассматриваются реальные (не идеальные) цепи. Разница между ними – наличие погрешностей в реальных и отсутствие их в идеальных – приводит к осложнению уравнений для описания реальных цепей.
Метод Лапласа. Используется преобразованная цепь, и все параметры, входящие в формулу, подвергаются S-преобразованию. Для параметра qi, коэффициент влияния для погрешности:
В формуле φabʼef(S), gfʼсd(S)φ – функции передачи первичных ошибок в Uвых в расчетной и преобразованной цепях, соответственно. ΔUвх(S) – входное напряжение, qi(S) – сопротивление элемента qi.
Все параметры элементов qi расчетной цепи преобразованы в соответствующие для qi(S) элементы. Например, реактивные сопротивления:
L → SL,
Поскольку все сводится к преобразованию в линейный вид, то омическое сопротивление не преобразуется.
Находят коэффициент влияния в виде S-пре-образования T(s). Затем, согласно существующим таблицам, проводят обратные преобразования и получают коэффициент влияния как функцию от времени – Т(t).
2. Экспериментальный метод. В этом случае после цепей расчетной и преобразованной, соединенных последовательно, следует еще одна, так называемая операторная цепь. Изменяя входное напряжение и наблюдая за входными и выходными параметрами, составляют таблицу, строят график и оценивают точность в расчетной цепи. При необходимости вносят коррективы.
3. Вероятностный метод. Параметры выбранных цепей случайны. Как случайные величины, первичные ошибки состоят из случайных параметров и случайных функций.
Случайные параметры (первичные ошибки) во времени не изменяются. В противном случае, эти параметры называют случайными функциями. Разница в том, что в отдельно взятом механизме, случайный параметр изменяется только при переходе от одного к другому образцу.
25. Расчет точности пневматических КИП
Источники ошибок при измерениях могут быть следующего происхождения:
1) погрешности установочных калибров, температурные погрешности и другие, которые характерны для всех КИП;
2) нелинейность физических зависимостей в пневматических КИП (основной источник);
3) отсутствие жесткой фиксации положения в процессе измерения самого изделия, которое подвергается измерению;
4) особенности динамики измерения. Различают пневматические КИП двух основных типов: датчики давления и датчики расхода воздуха.
Номинальное передаточное (т. е. чувствительность прибора)
где а – интервал шкалы измерений; с – цена деления шкалы.
Чувствительность прибора для текущего момента (измерений),
При линейности L(S), текущее передаточное отношение
J = J0
Ошибку перемещения стрелки
ΔL = Lэ – L
называют систематической ошибкой показаний Δ.
Ошибка в показаниях Δ рассматриваемого КИП зависит от других параметров того же прибора, например, от таких, по которым определяют его чувствительность J; от способа установки нуля.
Этот нуль достижим только в том случае, если S2 =S1 + δS или S2 = S1.
Существует три варианта (способа) наладки пневматических КИП, причем каждый следующий способ приводит к большей точности измерений.
По первому способу, налаживание прибора сводится к точной установке калибровки, которая зависит от значения величин зазоров S1, эти величины, как правило, близки к некоторому значению S. S – точка, которая находится в примерной середине линии h(S), в точке перегиба этой прямой.
Второй способ наладки пневматических КИП дает возможность уменьшить ошибки ΔS около 4-х раз; на этот раз проводится двойная калибровка.
При этом iso – то же, что и средняя текущая чувствительность.
Третий способ: проводится 4-кратная калибровка, приводящая к уменьшению ошибок примерно в 6 раз. При этом iscp < iso < is. Чтобы не запутать чувствительности прибора, вместо iso в равенстве пишут vCH. Причем это выражает сокращение ошибок и в нижней δS1, и в верхней δ2 диапазона.
26. Расчет точности шкальных приборов
Вопросы расчета в проектировании пневматических КИП, и налаживании при заданных условиях, решаются при условии:
1. ΔS1 – максимальна.
2. ΔS1 =ΔS2.
1. Расчет по заданной ΔS1 Заданы:
1) предельно допустимое ΔS1 (в действительности ΔS1 – всего лишь часть суммарной ошибки измерений;
2) границы измерений δТ;
3) номинальные значения с и а.
При этих условиях необходимо рассчитать:
1) давление H = const в распределительной камере;
2) диаметры сопел;
3) величины зазоров перед соплами.
Задачей предварительного этапа является определение:
1) номинального передаточного отношения
2) длины шкалы
3) количества делений m этой длины
S – диаметр сопла трубы при номинальной чувствительности определяют по формуле:
2. Расчет по равенству ошибок. Только давление в распределительной камере считается по формуле:
все остальные параметры считаются, как и в предыдущем методе.
3. Расчет по калибрам. Особенность этого метода – проведение расчета по номограммам: при этом предельные или оптимальные значения установочных калибров задаются.
На номограммах приводятся кривые h(S).
Давление Н считают по формуле:
Величину Sн находят по графику из номограммы, но для этого требуется определить B и ΔS2. Остальные параметры определяются, как и в случае 1.
27. Динамическая точность
Часто случается так, что одни и те же приборы при измерении одних и тех же величин показывают разные результаты при проведении измерений в разных режимах работы (режим переходный, установившийся); режим статистический.
Такие ошибки называются динамическими ошибками. Когда говорят о классе приборов для динамических измерений, то имеют в виду динамическую точность этих КИП.
Кроме динамической точности, пневматические, как и другие КИП, характеризуются временем срабатывания, которое зависит от динамических свойств датчика. Последние, в конечном счете, определяют, например, время установления: стрелки; рычажного контакта; уровня столба ртути.
Как правило, для характеристики динамической точности оперируют переходной функцией. Если рассматривать круговое движение, то для случая λ < w0, где λ – коэффициент затухания колебаний, W0 – круговая частота этих колебаний, то переходная функция имеет следующий вид:
где φ начальная фаза, причем
Р – сила, приложенная для вращения, измеряется в кГ;
М – приведенная масса
w0 —собственная частота вращения, рад/с;
λ – коэффициент трения, рад/с;
Ω – частота затухающих колебаний, рад/с.
Величина
показывает степень установившейся статичности колеблющегося узла датчика, например, пружины.
Если определить разницу переходных функций при двух положениях, то разность L–LCT есть ошибка перемещения
Определив экстремизм ΔL(t), увидим, что
то есть
sin(Ωt + 4)= –1.
При определении самой переходной функции исходим из того, что λ < w0. При λ = W0, формула превращается в
Если же λ>wo, то затухание замедляется, согласно закону
28. Контакты: материалы, расчет и конструирование
Различают контакты следующих типов.
1. Разрывные, которые служат для применения при резком изменении параметров (включить или отключить, переключить). В свою очередь, этот тип контактов делится на нормальные, состоящие из разных по форме (точечных, линейных и плоскостных) геометрических исполнений, и специальные, состоящие из разных (ртутных (свинца), вакуумных и спусковых) технологических исполнений.
Контакты I типа, рассчитаны на 4—30 А при напряжении 220 В. Их срок службы составляет до 2 млн размыканий высокого порядка: ~10-5 мм рт. ст. Такой вакуум позволяет при включении—размыкании избегать образования дуги и выдержать до 5 млн замыканий.
2. Скользящие (неразрывные) контакты. Технология производства разных изделий нередко требует:
1) не резкого замыкания-размыкания, но плавного изменения параметров цепи;
2) связи подвижных элементов с неподвижными, но так, чтобы между ними не разрывалась гальваническая связь.
Для этих целей и служат скользящие контакты: они миниатюрны, но дороги из-за покрытия поверхности контактов сравнительно дорогими металлами.
