Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Января 2012 в 17:42, курсовая работа
Целью данной работы является применение знаний в области метрологии по повышению качества измерений, правильного выбора и использования средств измерений, направленных на решение технических проблем, связанных с обеспечением качества продукции и услуг, стандартизации и сертификации производства на основе использования стандартов и норм контроля над их соблюдением.
Задание………………………………………………………………………...…2
Введение………………………………………………………………………….4
1. Общие понятия о давлении…………………………………………………..5
2. Единицы измерения давления……………………………………………….7
3. Общая характеристика датчиков давления………………………..………..8
4. Принцип выбора датчика давления………………………………………….9
5. Типы датчиков давления…………………………………………………….11
6. Принципы действия измерителей давления………………………………..13
7. Обзор существующих датчиков давления………………………………….16
8. Датчик давления «DPS +»
8.1 Общее описание, область применения…………………………………..20
8.2 Технические параметры…………………………………………………..21
8.3 Схема подключения датчика……………………………………………..23
9. Расчет погрешности измерительного канала…………………………………25
10. Статистическая обработка результатов многократных наблюдений…....27
10.1 Определение параметров, характеризующих закон распределения случайной величины……………………………………………………………..28
10.2 Оценка нормальности закона распределения случайной величины, оценка степени расхождения его с нормальным законом распределения…...30
10.3 Исключение грубых погрешностей. Точечная и интервальная оценка истинного значения измеряемой физической величины……………………...33
10.4 Оценка истинного значения измеряемой величины и его СКО с помощью доверительных интервалов неопределенности при заданных уровнях доверительной вероятности……………………………………………34
11. Вопросы метрологического обеспечения стандартизации и сертификации
11.1 Стандартизация……………………………………………………………36
11.2 Сертификация……………………………………………………………..40
Заключение………………………………………………………………………..43
Список использованной литературы…………………………………………….44
5.
Типы датчиков
давления
Выделяется следующий круг применения датчиков давления:
По типу измеряемого давления выделяют датчики:
По номинальному диапазону выделяют датчики:
По совокупности метрологических и эксплуатационных характеристик датчики подразделяют на:
По типу измеряемой среды:
По
наличию схемы обработки
По типу выходного сигнала датчики подразделяются на датчики:
По типу механического присоединения также различают датчики:
6.
Принципы действия
измерителей давления
Используемый сенсор в первую очередь определяет метрологические и эксплуатационные характеристики датчиков.
Среди типов сенсоров выделяются пьезорезистивные и емкостные, а также их модификации:
Пьезорезистивные сенсоры давления содержат четыре пьезорезистора, размещенных над вытравленной тонкой кремниевой диафрагмой и соединенных в мост. Изменения давления вызывают изгиб диафрагмы, при этом изменяется сопротивление резисторов пропорционально воздействию, что дает разбалансировку моста и возможность получить выходной сигнал.
Емкостные устройства основываются на разбалансировке дифференциальной емкостной структуры, в которой средняя обкладка двух последовательно включенных конденсаторов является общей и служит диафрагмой.
Металлические
тонкопленочные устройства используют
тензорезистивный измерительный принцип.
Для защиты от перегрузок, если необходимо,
вводятся механические ограничители хода
мембраны. В таблице дано самое
общее сравнение основных рабочих
характеристик датчиков на основе различных
типов используемых сенсоров.
| Керамические тонкопленочные | 1-400 | Наихудшая | Стандартный | Удовлетворительная | Низкая |
| Керамические емкостные | 0.04-20 | Средняя | Стандартный | Средняя | Средняя |
| Тонкопленочные металлические | 10-2000 | Средняя | Наибольший | Средняя | Средняя |
| Пьезорезистивные,
на монокристалле кремния |
0.1-600 | Наилучшая | Стандартный | Наилучшая | Средняя |
| Датчики/
характеристики |
Диапазон измеряемого давления, бар | Точность | Рабочий температурный диапазон | Долговременная стабильность | Цена |
Таблица
1. Сравнение датчиков давления по применяемым
типам сенсоров и достижимым рабочим характеристикам
Существенными
являются требования, предъявляемые к
механическим присоединениям и электрическим
выходным сигналам, а также требования
к датчикам при их использовании в определенных
отраслях промышленности (коррозионная
стойкость, взрывозащищенность, вибростойкость,
совместимость с пищевыми средами и т.
д.). Если устройство общецелевого назначения
допускает его использование и гибкую
настройку для решения широкого круга
задач, то оно будет более дорогостоящим.
Для автомобильных датчиков, выпускаемых
в больших объемах, напротив, тенденция
к снижению цены приводит к тому, что датчики
адаптируются к конкретному применению
еще в условиях производства. Сегодня
наметилась подобная тенденция и для экономичных
датчиков ЖКХ, а также любых устройств,
ответственных за системы обогрева, вентиляции
зданий или машин (heating, ventilation, air-conditioning,
and refrigeration systems – HVACR). Вообще говоря, по
мере развития и увеличения объемов потребления
датчиков в любой отрасли, требующей измерений
давления, появляются соответствующие
датчики давления типа сменных картриджей
или plug&play.
7.
Обзор существующих
датчиков давления
Качество продукции предполагаемого поставщика датчиков давления также является ключевым фактором (следует анализировать заявляемое количество дефектных изделий в ppm). Важны и средства поддержки разработчиков, включая режимы анализа сбоев, анализа эффектов (design failure modes and effect analysis – DFMEA), а также техническая поддержка.
При поиске датчиков давления мое внимание привлекла российская компания «BD Sensors RUS» – специализированный разработчик и производитель датчиков давления и уровня.
«BD Sensors RUS» – российское подразделение международной группы компаний «BD Sensors», специализирующейся на производстве высококачественных датчиков давления и уровня для различных применений и отраслей промышленности. Именно концентрация усилий в одной области позволяет «BD Sensors RUS» занимать место в числе лидеров рынка приборов и оборудования для измерения давления и уровня.
Компания «BD Sensors RUS» предлагает решения для измерения давлений от 0,1 мбар до 6000 бар:
Применяемые технологии включают в основном кремниевую пьезорезистивную и тонкопленочную металлическую или керамическую технологии производства сенсоров, а также толстопленочную керамическую технологию для гигиенических датчиков химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Мембраны, как правило, выполняются из нержавеющей стали.
В качестве ориентира привожу сводную таблицу устройств.
| Тип | Диапазон давлений | Основная погрешность | Применение | Описание |
| DMP 331 | от 0…0,04 до 0…40 бар |
0,5/0,35/0,25/
0,2/0,1 %ВПИ |
Общепромышленные универсальные датчики на широкий диапазон давлений | Датчик с пьезорезистивным кремниевым сенсором. Мембрана из нержавеющей стали. Возможно изготовление датчика с открытой мембраной. |
| DMP 330H | от 0…1 до
0…160 бар, перегрузка до 10Х |
1,0 %ВПИ | Неагрессивные к нержавеющей стали жидкости, газы и пар | Экономичный датчик давления с толстопленочным керамическим сенсором. Повышенное давление перегрузки. |
| DMP 330M | от 0…1
до 0…16 бар, перегрузка до 3Х |
1,0 %ВПИ | Неагрессивные к нержавеющей стали жидкости, газы и пар. | Экономичный датчик давления с толстопленочным керамическим сенсором. |
| DMP 330L | от 0…1 до
0…400 бар, перегрузка до 3Х |
0,5 %ВПИ | Неагрессивные к нержавеющей стали жидкости, газы и пар. | Экономичный датчик давления с толстопленочным керамическим сенсором. |
| DMP 343 | от 0…0,01
до 0…1 бар |
0,5/0,35 %ВПИ | Особо низкое давление неагрессивных газов и сжатого воздуха | Датчик с пьезорезистивным кремниевым сенсором. |
| DMP 333 | от 0…60 до
0…600 бар |
0,35/0,25/
0,2 %ВПИ |
Среднее и высокое давление газов, пара и жидкостей, неагрессивных к нержавеющей стали | Датчик с пьезорезистивным кремниевым сенсором на высокие давления. Мембрана из нержавеющей стали. |
| DMP 331i | от 0…0,1
до 0…35 бар |
0,1 %ВПИ | Высокоточные общепромышленные универсальные датчики | Высокоточный датчик давления с пьезорезистивным кремниевым сенсором. Мембрана из нержавеющей стали. Перенастройка нуля 0..80% и диапазона 1:10. |
| DMP 333i | от 0…70 до
0…600 бар |
0,1 %ВПИ | Высокоточные интеллектуальные датчики для газов, пара и жидкостей, неагрессивных к нержавеющей стали | Высокоточный датчик давления с пьезорезистивным кремниевым сенсором. Мембрана из нержавеющей стали. Перенастройка нуля 0..80% и диапазона 1:10. |
Таблица
2. Сводная таблица устройств
Продолжение таблицы 2
| Тип | Диапазон давлений | Основная погрешность | Применение | Описание |
| DMP 334 | от 0…600 до 0…2500 бар | 0,35/0,25 %ВПИ | Высокие и экстремально высокие давления рабочих жидкостей гидравлических систем | Датчик давления с тонкопленочным металлическим сенсором. |
| DMK 331 | от 0…0,6
до 0…600 бар |
0,5/0,25 %ВПИ | Средние и высокие давления агрессивных газов и жидкостей. Измерение давления кислорода. | Датчик давления с толстопленочным керамическим сенсором. Штуцер из нержавеющей стали или PVDF. |
| DPS 100 | от 0…0,0001
до 0…1 бар |
0,2/0,5/
1,0 %ВПИ |
Особо низкие давления неагрессиных газов и сжатого воздуха | Датчик дифференциального давления (перепада давления) с индуктивным сенсором. |
| DPS+ | от 0…0,0006
до 0…1 бар |
0,35/1,0/
2,0 %ВПИ |
Особо низкие давления неагрессиных газов и сжатого воздуха | Датчик дифференциального давления с пьезорезистивным кремниевым сенсором. |
| DMD 341 | от 0…0,0006
до 0…1 бар |
0,35/1,0/
2,0 %ВПИ |
Датчик контроля перепада (разности) давления на производстве стекла, кирпича, для вентиляции и кондиционирования, в "чистых комнатах", контроль загрязненности фильтров | Компактный датчик дифференциального давления (перепада, разности давления) с двумя пьезорезистивными кремниевыми сенсорами. |
| DMD 331 | от 0…0,2
до 0…16 бар |
0,5/1,0 %ВПИ | Измерение перепада давления жидкостей и газов, неагрессивных к нержавеющей стали. | Компактный датчик дифференциального давления (перепада, разности давления) с двумя пьезорезистивными кремниевыми сенсорами. |
| DMP 331P | от 0…0,1
до 0…40 бар |
0,5/0,35/
0,25 %ВПИ |
Измерение давления взяких, высокотемпературных, пищевых сред, а также сильных окислителей | Датчик давления с различными типами подключения к процессу (резьба, фланец, clamp). Открытая мембрана из нержавеющей стали. Пьезорезистивный кремниевый сенсор. |
| DMK 331P | от 0…1 до
0…400 бар |
0,5/0,25 %ВПИ | Измерение давления взяких, высокотемпературных, пищевых сред, а также сильных окислителей | Датчик давления с различными типами подключения к процессу (резьба, фланец, clamp). Открытая мембрана из нержавеющей стали. Толстопленочный керамический сенсор. |
| DS 200M | от 0…0,1 до 0…600 бар | 0,5/0,25 %ВПИ | Пневматика, гидравлика, лабораторные измерения | Датчик-реле давления с индикатором. Пьезорезистивный кремниевый сенсор. |
| x|act i | от 0…0,1 до 0…600 бар | 0,1 %ВПИ | Пищевая промышленность, фармацевтика | Датчик давления с HART-протоколом (опция), EEx ia. Перенастройка нуля 0..80% и диапазона 1:10. Возможность настройки при помощи клавиш на панели. Пьезорезистивный кремниевый сенсор. |
Информация о работе Метрологический анализ метода измерения малых давлений