Исследование и выбор методов повышения точности измерения влагосодержания светлых нефтепродуктов, страница 10

                                                                                                                           (1.32)

                      

     4.Принимая напряжение базовых обмоток U_Б равным 2,5…3,5 В, рассчитываются со противления базового делителя напряжения по формулам (1.33) и (1.34).

                                                                                                                           (1.33)

                                                                                                                                                                                                                      (1.34)

                                                           , принимаем номинальное значение 2 Ом

                                                           , номинально значение 20 Ом.

      5.Определяется габаритная мощность трансформатора по формуле (1.35).

                                                                                                                            (1.35)

     6.Определяется произведение площадей сечения и окна магнитопровода по формуле (1.36)

                                                                                                  ,где                  (1.36)

            S_M - средняя площадь сечения магнитной цепи, см²,

            S_ОК - площадь окна магнитопровода, см²,

            f- частота, Гц,

           В_М - амплитуда магнитной индукции в магнитопровода, для пермаллоя марки 50НП рана 1,5 Тл,

           J - плотность тока в обмотках, 3 А/мм²,

           k_ОК - коэффициент заполнения окна магнитопровода, 0.34,

           k_М - коэффициент заполнения сталью сечения стержня магнитопровода,0.94,

           k_Ф - коэффициент формы кривой напряжения, 1.0.

      7.Определяются токи в обмотках трансформатора по формулам (1.37) и (1.38).

                                                                                                                          (1.37)

                                                                                                                          (1.38)

     8.Выбирается магнитопровод и определяются его размеры, при это должно выполняться условие (1.39).

                                                                                                                     (1.39)

     Был выбран магнитопровод броневой ШУ с размерами:

В=60 мм, l₁=50 мм, l=50 мм, L=20 мм, h=125 мм, H=21,5 мм.

     9. Определяется количество витков первичной и вторичной обмоток по формулам (1.40) и (1.41).

                                                                                                                                    

                                                                                                                                                                                                                                  (1.40)

                                                                                                                         (1.41)

dU₁-допустимое относительное падение напряжения на обмотках. [13]

     1.5.6 Метрологическая модель прибора

    Метрологическая модель-это совокупность математического описания зависимости выходного сигнала от входного с учетом всех влияющих факторов, возможного изменения характеристик средства измерения и влияющих факторов, а также изменения режимов работы средства измерения.

     Уравнение преобразования прибора имеет вид:

                                                                                                                            (1.42)

     где N_вых-выходной код;

            e-единица младшего разряда АЦП;

             W-измеряемая влажность;

             R_{НП i}-сопротивления резисторов, входящих в коэффициент усиления нормирующего преобразователя.

     Для определения погрешности прибора необходимо рассмотреть каждый блок функциональной схема прибора в отдельности, определить его погрешности и зависимость ее от влияющих факторов.

     1.5.6.1 Датчик

     Датчиком прибора являются два измерительных конденсатора, включенные в измерительно-компенсационный мост.

     Основные влияющие факторы, которые могли бы вызывать погрешность, были рассмотрены в п.1.4.2.1. Как было установлено, основными влияющими величинами для датчика являются температура окружающего воздуха и изменение сорта нефтепродукта. Погрешности, обусловленные влиянием этих двух факторов, компенсируются.

     Погрешность, возникающая из-за отличия диэлектрической проницаемости исследуемого нефтепродукта от диэлектрической проницаемости нефтепродукта, на котором производилась калибровка, скомпенсирована за счет применения метода сравнения с мерой – обезвоженным нефтепродуктом.

     Для исключения влияния изменения температуры окружающей среды в приборе предусмотрен дополнительный измерительный канал – канал измерения температуры. Код измеренного значения температуры подается на микропроцессор, который вносит поправку в результат измерения. 

     1.5.6.2 Измерительно-компенсационный мост

     Основными погрешностями моста являются:

     1) погрешность нелинейности обусловлена нелинейностью характеристики преобразования моста, она является мультипликативной составляющей. Эта погрешность компенсируется в микропроцессоре. Для этого в память микропроцессора записывается таблица значений кодов напряжений, поступающих с аналоговой части схемы, и соответствующих этим напряжениям значения влагосодержания с дискретность, определяемой заданной погрешностью (0,001%). При поступлении сигнала на микропроцессор арифметико-логическое устройство находить в память такое же значение и соответствующий ему код влагосодержания. Затем этот код будет записываться в выходной регистр порта вывода на отсчетное устройство.

     2) аддитивная погрешность от температурных дрейфов нулевых точек фазочувствительного детектора и интегратора. Для ее определения необходимо рассчитать коэффициент передачи последовательности блоков, расположенных до детектора, т.е. измерительной цепи и усилителя сигнала неравновесия. Этот коэффициент определяется по формуле  (1.43)