Вторичный эталон единицы длины для измерения уровня жидкости

Уважаемые члены государственной экзаменационной комиссии. Вашему вниманию предлагается дипломная работа на тему: “Вторичный эталон единицы длины для измерения уровня жидкости”.

Важной задачей многих технологических процессов является контроль уровня сыпучих и жидких материалов. По подсчетам экономистов несовершенство измерительных устройств приводит к тому, что около 3% ценных жидких и сыпучих продуктов теряется для народного хозяйства. Это требует усовершенствования средств измерения уровня и повышение точности, что позволит обеспечить значительную экономию сырья, материалов и топлива.

Для решения этой задачи необходимо усовершенствовать систему метрологического обеспечения измерений уровня жидкости.

В настоящее время система метрологического обеспечения в Украине базируется на государственном специальном эталоне единицы длины для уровня жидкости ДЕТУ 03-02-97, предназначенном для воспроизведения размера уровня жидкости с высокой точностью и передачи размера с помощью эталонов 1-го и 2-го разрядов – рабочим средствам измерения.

Для улучшения эргономических характеристик и повышения производительности измерений целесообразно включить в состав первичного эталона вторичный. Поэтому работу по разработке вторичного эталона единицы длины для измерения уровня жидкости в составе первичного следует считать актуальной.

Объем вопросов, подлежащих разработке, представлен на плакате №1.

В ходе дипломного проектирования из большого числа существующих методов измерения уровня жидкости и на их сравнительном анализе выбран электроконтактный лотовый метод, который наиболее полно отвечает требованиям поставленной задачи, а именно: простоте технической реализации, невысокой стоимости и точности измерения уровня жидкости не более 0,5мм.

На плакате №2 изображена структурная схема вторичного эталона. Эталон действует по принципу лотового уровнемера и определяет уровень жидкости по длине мерной ленты, на которую подвешен электроконтактный опускаемый датчик уровня (далее ОДУ-э). В месте считывания показаний с рулеточной ленты устанавливается вспомогательное устройство с нониусной шкалой. Длина участка мерной рулеточной ленты при опускании ОДУ-э от установочного фланца до поверхности жидкости однозначно связана с измеряемым уровнем жидкости.

Далее была разработана функциональная схема вторичного эталона, которая представлена на плакате №3.

При подаче управляющего сигнала на блок управления питанием электропривода, электропривод начинает работу и через намоточный барабан и направляющий шкив мерная лента, на которую подвешен ОДУ-э, опускается вертикально вниз с рабочей скоростью. При касании поверхности воды щупом 1 (иглой) замыкается цепь компаратора 1, в результате чего в схеме формирования управляющих сигналов 1 формируется сигнал, по которому снижается скорость электропривода. При касании вторым щупом поверхности жидкости формируется сигнал – остановка электропривода. Далее оператором фиксируется расстояние, пройденное ОДУ-э от установочного фланца до поверхности жидкости, по рулеточной ленте с помощью нониусной шкалы.

В ходе работы был разработан и изготовлен макет эталона с целью проведения экспериментальных метрологических исследований. На плакате №4 изображена функциональная схема макета. С его помощью проведена оценка работоспособности метода и определены основные метрологические характеристики данного метода.

В процессе дипломного проектирования была также разработана электрическая принципиальная схема макета, которая изображена на плакате №5. Основным узлом электрической схемы является компаратор типа К1040СА1, который осуществляет остановку ОДУ-э при контакте щупа с водой. Т.е. при соприкосновении иглы с поверхностью жидкости происходит размыкание контакта реле, в результате чего ОДУ-э останавливается.

В ходе экспериментального исследования были определены основные метрологические характеристики (МХ) макета эталона. Определение МХ проводилось комплектно по серии независимых измерений непосредственным сличением значений длины рулеточной ленты измеренных оператором и определенных при помощи эталонного средства измерительной техники – штангенрейсмасса. Результаты первичных измерений были обработаны по методике, представленной на плакате №6.

На плакате №7 представлена функциональная схема метрологического анализа, на схеме указаны основные факторы, которые приводят к дополнительным погрешностям измерения уровня жидкости.

На плакате №8 приведена измерительная формула метода измерения и выделены основные и дополнительные источники погрешностей.

Также была рассчитана случайная и систематическая составляющие суммарной погрешности. Результаты вычислений представлены на плакате №9.

В специальной части дипломного проекта представлены результаты патентного поиска.

В технологической части дипломного проекта разработан стенд для контроля рабочих электрических характеристик, а также разработаны операции контроля этих характеристик. Внешний вид пульта контроля схематически представлен на плакате №10.

В процессе дипломного проектирования был произведен также экономический расчет себестоимости темы и цены НИР. Результаты представлены на плакате №11.

В ходе работы были изучены меры безопасности при работе с вторичным эталоном и произведен расчет сопротивления его заземляющего устройства.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1.  разработанный метод в принципе обеспечивает необходимую точность проектируемого вторичного эталона;

2.  определены основные источники погрешностей данного метода их величины, и пути их уменьшения;

3.  поставленная задача выполнена в полном объеме.

Доклад окончен. Спасибо за внимание.