Применение УВМ при автоматизации сортовых прокатов (стр. 5 из 17)

Если класс точности собственно измерительного прибора известен по его документации, то класс точности измерительной системы в целом, включая первичный измерительный преобразователь и канал связи, не может нормироваться заранее, так как зависит от конкретных условий эксплуатации.

Согласно теории вероятностей можно считать, что с вероятностью, близкой к 100%, одновременное воздействие нескольких знакопеременных факторов (X, Y,Z,U...) дает суммарную погрешность:

(19)

где

—погрешности X,Y, Z, U, выраженные в процентах.

Вычисленная таким образом погрешность получила название средней квадратичнойпогрешности.

Обозначив погрешности различных элементов, входящих в измерительную систему через

, где i=1,2…,n в соответствии с (19) получим:

(20)

Пример 5. Определить суммарную погрешность измерительной системы, состоящей из термометра термоэлектрического (термопары) ТХА-0806; преобразователя измерительного НП-ТЛ1-11, преобразовывающего термо-э. д. с. термопары в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА, и вторичного показывающего прибора с токовым входом типа КСУЗ, шкалой 0—900

С, и предназначенной для измерения температуры в печи для термообработки металла, отапливаемой газом.

Глава 2. Технологические измерения и приборы в прокатном производстве.

2.1 ВВЕДЕНИЕ

При контроле и исследовании технологического процесса выводы об условиях работы оборудования и о характере отклонений в протекании процесса делаются на основании анализа величин, полученных при измерении технологических параметров. Под измерением обычно понимают познавательный процесс, заключающийся в экспериментальном определении численного соотношения между измеряемой физической величиной и значением, принятым за единицу измерения.

С точки зрения общих приемов получения результатов измерения их можно разделить на прямые, косвенные исовокупные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных. При этом значения искомой величины получаются либо непосредственным сравнением ее с мерами, либо посредством измерительных приборов, градуированных в соответствующих единицах, например измерение длины при помощи метра, температуры при помощи термометра, давления металла на валки при помощи месдозы и т. п.

К косвенным измерениям относятся такие измерения, результат которых получается на основании опытных данных прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой величиной определенным уравнением. Известно, например, что толщина горячекатаного листа определяется зазором между валками в ненагруженном состоянии и величиной упругой деформации системы клеть—_валки. Величина упругой деформации системы клеть – валки в свою очередь является функцией давления металла на валки. Поэтому, если каким-либо способом измерять толщину листа после каждого прохода, то при известней величине зазора между валками в нагруженном состоянии по установленным функциональным связям можно найти давление металла на валки.

Следует отметить что в ряде случаев косвенным измерением можно получить более точный результат, чем при прямом измерении.

К совокупным измерениям относятся измерения, состоящие из совокупности (ряда) прямых измерений одной или нескольких однородных величин. При этом одно измерение отличается от другого тем, что меняются либо условия измерения, либо сочетания измеряемых величин. Совокупные измерения производят, например, при градуировке различных датчиков.

Качество приборов, с помощью которых осуществляются измерения, зависит от ряда присущих им свойств, определяющих степень доверия к полученным при их помощи результатам измерения. Основными свойствами прибора следует считать точность, чувствительность, постоянство.

Разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины называется погрешностью показаний прибора, которая характеризует его точность. Однако сама по себе абсолютная погрешность не дает представления о качестве измерительного прибора. Поэтому практически большее значение имеют относительные погрешности: отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины (действительному или по показанию прибора).

Наибольшая погрешность показания прибора, допустимая нормами, называется допустимой погрешностью, характеризуемой числовым значением и поставленными перед ним знаками ± или одним из этих знаков.

Под чувствительностью измерительного прибора .понимают отношение линейного или углового перемещения указателя прибора к единице измеряемой величины.

Под постоянством измерительного прибора понимают степень устойчивости показаний прибора при одних и тех же внешних условиях его работы. Постоянство характеризуется вариацией прибора. Это наибольшая (получаемая экспериментально) разность между повторными показаниями измерительного прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при неизменных внешних условиях.

В зависимости от выбранного метода измерений, а следовательно, и от выбранного типа измерительного прибора в процессе самого измерения технологических параметров возникают погрешности, которые по их происхождению разделяют на случайные; систематические инструментальные или приборные; систематические или случайные методические; динамические.

Случайные погрешности измерений технологических параметров обусловлены рядом причин. Прежде всего к. ним следует отнести изменения показаний используемого измерительного прибора, неточность отсчета его показаний, погрешность его проверки, неучитываемые влияния внешних факторов на показания прибора.

К категории случайных погрешностей относятся неучтенные систематические погрешности, обусловленные невозможностью их строгого учета.

Под инструментальной, или приборной понимают погрешность измерений технологических параметров с помощью данного прибора или установки, определяемую измерительными качествами прибора.

В том случае, если условия применения прибора отличаются от условий при проверке (например, переход от горизонтального в наклонное положение, повышенная температура корпуса, наличие вибраций т.п.), то возникающие вследствие этого дополнительные погрешности измерений также относятся к категории инструментальных погрешностей.

Следует отметить, что инструментальная погрешность, определяемая свойствами прибора в нормальных условиях его применения, называется основной погрешностью.

Методические погрешности представляют собой совокупность таких погрешностей, которые определяются условиями измерений технологических параметров на данном объекте, условиями применения данного прибора и не зависят от свойств и характеристик измерительного прибора. Например, при контактном методе измерения температуры нарушается температурное поле объекта в процессе измерения, и возникающая при этом дополнительная погрешность определяется главным образом условиями теплообмена датчика (термоприёмника) и объекта исследования.

Оценка величины методической погрешности позволяет правильно организовать измерительный процесс и осуществить рациональный выбор используемого измерительного прибора. Часто при недостаточно продуманной организации измерительного процесса величина методической погрешности измерений во много раз превышает величину инструментальной погрешности прибора. Очевидно, при значительной методической погрешности измерений бессмысленно применять приборы высокой точности. Рациональным, по-видимому, является такой выбор измерительного прибора, при котором его инструментальная погрешность была соизмерима с величиной методической погрешности измерений.

В условиях измерения меняющихся технологических параметров результаты измерения оказываются искажёнными; помимо инструментальной и методической погрешностей, возникает погрешность только в динамическом режиме, получившая поэтому название динамической.

Под динамической погрешностью понимают разность мгновенных значений показаний прибора и измеряемой величины, меняющейся во времени. Причина возникновения динамической погрешности – инерция датчиков преобразователей, а также наличие инерциональных и демпфирующих сил в механизме измерительного прибора.

Величина динамической погрешности , возникающей в процессе измерения, определяется не только свойствами самого прибора, но и характером изменения измеряемой величины. При криволинейном характере изменения измеряемого технологического параметра величина динамической погрешности измерений оказывается меняющейся со временем.