Способ метрологической аттестации подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

-c, "а гон

О П ИС А - Я

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскми

Соцналисткческии

Республик

<">779873 (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 30.1 1.78 (21) 2691826/18-25

Ъ (5! )М. Кл.

G 01 М 27/42

I с присоединением заявки М—

Гоеударстееииый комитет (23) Приоритет— ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.11.80. Бюллетень J%42

Дата опубликования описания 17.11.80 (53) УДК5ЗЗ.

° 275 (088.8) Ю. Д. Лукомский (72) Автор изобретения

Киевский институт автоматики им XXY сьезда КПСС (71) Заявитель (54) СПОСОБ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ATTECTAUHH

ПОДСГРЕВНСГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО

ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов. 5

Известен способ метрологической аттестации средства измерений, включающий. испытания этого средства при воздействии нормированных внешних влияющих.величин, в соответствии с которым в ряде точек градуировочной характеристики с помощью образцовых средств измерений путем сравнения и показаний с показаниями испытываемого средства определяют основную погрешность (то есть погрешность в номальных диапазонах влияющих величин) и дополнительные погрешности от воздейс авиа внешних влияющих величин в рабочих диапазонах, сравнивают полученные погрешности с предельно допускаемыми и по результатам сравнения судят о пригодности испытываемого средства измерений к эксплуатации 113.

Недостаток этого способа метрологической аттестации средства измерений проявляетса при эксплуатации средства в рабочих условиях и заключается в сложности определения общей погрешности измерения вследствие представления результатов метрологической аттестации этого средства в виде ряда функций влияния, которые предназначены для определения от дельных дополнительных погрешностей, являющихся наряду с основной погрешностью составными частями подлежащей определению общей погрешности измерения, причем представление,результатов метрологической аттестации является отражением действий, применяемых в способе метрологической аттестации.

Известен также способ метрологической аттестации средства измерений, включающий испытания этого средства при воздействии нормированных внешних влияющих величин, в соответствии с которым номальные диапазоны внешних влияющих величин расширают до совмещения с рабочими ди3 7798 7 апаэонами, вследствие чего в процессе испытаний не определяют функции влияния по каждой влияющей величине, а экспериментально определяют основную погрешность, которая одновременно является общей погрешностью средства измерения (2j.

Этот способ метрологической аттестации позволяет упростить процесс оценив ания погрешности средства измерений при эк- сплуатации эа счет отсутствия допопнитель- о ных погрешностей и соответствующих операций их учета. OQHBKo действительные свойства средства измерений не зависят от с пособа его м етрологичес кой аттес та ции.

Поэтому в данном способе простота оцени- 1 вания погрешности достигается за счет увы пичения нормированного значения этой пот решности, в то время как в реальных условиях применения средства измерений влияющие величины, как правипо, действуют не все одновременно и не в самом неблагоприятном сочетании. Однако при реализации этого способа и при эксплуатации аттестованных таким образом средств измерения остается необходимость измерения всех влияющих величин для контроля нахождения их в пределах рабочих диапаэонсв, что также является достаточно сложным процессом. Кроме того, такой способ метрологической аттестации не обеспечивает возможности применения средства измерений в условиях, когда хотя бы одна влияющая вепичина находилась эа пределами рабочего диапазона даже при самом благоприятном сочетании остальных влияющих величин и, вследствие этого, может быть реализован только в относитель-, но узких диапазонах внешних влияющих величин.

Таким образом, недостатками этого способа метрологической аттестации . средства измерений являются низкая точность эа счет искусственного завышения оцениваемой погрешности средства и относительно узкие диапазоны допускаемых значений внешних влияющих величин путем обеспечения заданной точности при крайне неблагоприятном сочетании влияющих величин.

Наиболее близким по технической сущS0, ... ности к изобретению является способ меч рологической аттестации подогревного эпектропитическога первичного преобраэорате я влажности газов с впагочувствительным элементом на основе гигроскопи55 ческой соли и устройством защиты его от воздействия внешних влияющих величин, включающий испытания преобразователя путем предварительного определения пре3,4 дельно допускаемых и сравнения с ними измеренных текущих значений параметров преобразователя при воздействии нормированных влияющих величин ().

Недостатками этого способа метрологической аттестации подогревного эпектролитического первичного преобразоватепя влажности газов также явпяются низкая точность аттестации за счет искуссженного завышения оцениваемой погрешности и узкие диапазоны допускаемых значений внешних влияющих величин эа счет необходимости обеспечения заданной точности при крайне небйагоприятном сочетании влияющих величин.

11епью изобретения является повышение точности аттестации и расширение диапазонов допускаемых значений внешних впияющи х в епи чи н.

Поставленная цель достигается тем, что в способе метрологической аттестации подогревного эпектропитического первичного преобразователя влажности газов с влагочувствитепьным элементом на основе гигроскопической сопи и устройством защиты его от воздействия внешних влияющих величин, включающем испытания преобразователя путем предварительного опредепения предельно допускаемых и сравнения с ними измеренных текущих значений параметров преобразователя при воздействии нормированных влияющих величин, испытания преобразователя выполняют раздельно в виде поверки влагочувствитепьного эпемента и контроля выходного параметра.устройства защиты при воздействии нормированных внешних влияющих величин, испопьзуя величину влагосодержания гигроскопической соли в качестве влияющей величины при поверке:. влагочувствительного элемента и в качестве выходного параметра при ,контроле устройства защиты. Предельно допускаемые значения показателя впагосодержания определяют при равенстве noI решностей преобразователя предельно допускаемым значениям, а текущие значения погрешностей определяют при предельно допускаемых значениях показателя влагосодержания.

Измерение показателя влагосодержания гигроскопической соли, который, с одной стороны, однозначно связан с погрешностью как влагочувствительного элемента, так и преобразователя в целом и определяет ее значение, а, с другой стороны, является характеристикой действия устройства защиты, позволяет выполнять раздельные испытания впагочувс кительного элемента и устройства защиты в процес5 77987 се метропогической аттестации преобразователя, а также обеспечивает возможность автоматического учета компенсирующего воздействия одних впияющих вепичин другими в процессе эксплуатации преобразовате5 пя, что приводит к повышению точности оценивания реальной погрешности преобра» эоватепя и расширению диапазонов допускаемых значений внешних влияющих величин.

Использование обобщенной влияющей величины — параметра влагосодержания гигроскопической соли — при поверке влагочувствительных элементов (a a дальнейшем и при эксплуатации преобразователя) обеспечивает автоматический учет результатов частичной компенсации одних внешних впияющих величин другими и, соо юетственно, погрешностей одного знака погрешностями другого знака, поскольку влагосодержание гигроскопической соли является основным параметром, в peaynbтате изменения которого внешние влияющие величины, в том числе относительны влажность (ипи температура), давпение, теплопроводность, скорость движения ок- 25 ружающего газа и напряжение питания влияют на равновесную температуру, а, следовательно, и на погрешность измерения, .что в конечном счете, приводит к повышению точности aòòåñòàèèè преобраэова-Зр тепя.

Кроме того, использование показателя влагосодержания гигроскопической сопи в качестве выходного параметра при конт-35 ропе устройства защиты обеспечивает .. возможность совмещения реальной градуировочной характеристики аттестуемого преобразователя при конкретном сочетании внешних влияющих величин с нормирован- щ ной дпя данного типа преобразователей градуировочной характеристикой, при которой погрешность аттестуемого преобразователя с данным устройством защиты является минимальной, что также приво- 4 дит к повьпаению точности метрологической аттестации преоб разов а тепя.

Одновременно достигается расширение диапазонов допускаемых значений внешних влияющих величин при заданной точности преобразователя вследствие взаимной компенсации погрешностей, позволяющей увели.чить предельно допускаемые значения внешних влияющих величин (иэ-за достиг- 5 нутого уменьшения оценки результирующей погрешности от их воздействия) до значений, соответствующих заданным значениям . предельно допускаемых погрешностей.

Выполнение раздельных испытаний влагочувствительного элемента и устройства защиты обеспечивает воэможность создания ряда типов преобразователей для различных диапазонов допускаемых значений внешних влияющих величин на базе единого впагочувствительного элемента путем сочленения его с раэпичными устройствами защиты, каждое иэ которых предназначено дпя применения в определенных нормированных диапазонах изменения внешних впияющих величин. Погрешности созданных таким образом преобразователей одинаковы и равны значению погрешности примененного в преобразоватепях универсального влагочувствительного элемента.

При метропогической аттестации новой конструктивной модификации преобразователя на базе универсального впагочувсч вительного элемента отпадает необходимость экспериментального определения погрешности преобразователя, а подлежит испытаниям лишь новая конструкция устройства защиты, что упрощает создание нового преобразователя и технологию его аттестации.

Предпоженный способ метропогической аттестации подогревноГо электролитического первичного преобразователя влажности газов реализуют следующим образом.

Метрологическая аттестация преобразователя заключается в определении его общей погрешности при воздействии,нормт рованных внешних влияющих величин по результатам испытаний.

Испытания преобразователя выполняют раэдепьно в виде поверки. впагочувствительного элемента, дпя чего задают предельно допускаемые значения погрешности влагочувствительного элемента; измеряют предельно допускаемые значения показателя влагосодержания гигроскопической соли при равенстве погрешностей влагочувсч вительного элемента предельно допускаемым значениям, определяют текущее значение погрешности влагочувствитепьного элемента с использсеанием показателя влажности в качестве обобщенной влияющей величины при его предельно допускаемых значениях, сравнивают текущее значение погрешности влагочувс гвительного элемента с . предельно допускаемым; контроля выходного параметра устройства защиты, для чего измеряют текущее значение показателя влагосодержания при воздействии внешних влияющих величин и сравнивают текущее значение показателя впагосодержания с предельно допускаемым.

7 7 798

Ниже приведен пример выполнения способа. Предельно допускаемые значения погрешности влагочувствительного эл емента и преобразователя в целом (они равны между собой) задавались на стадии опытно конструкторских работ. Предельно допускаемые значения показателя влагосодержания гигроскопической соли определялись путем экспериментальных исследований один раз — при испытаниях типа влагочувствительных элементов, то есть предварительно серийному выпуску их в обращение. Исследованию подвергали репрезентативную совокупность влагочувствительных элементов одного типа. В

l качестве показателя влагосодержания использовали электрическое сопротивление влаго-.увствительного слоя. Для его измерения применялся мост переменного тока. ч

А в качестве образцового средства измерения влажности применялся известный образцовый генератор влажности, основанный на принципе двух температур или двух давлений. При подготовке,эксперимента помещали исследуемые влагочувствительные элементы из репрезентативной совокупности в рабочую камеру образцового генератора влажности и устанавливали в ней з адан ное зн ач ение порциапьного давления водяного пара. Плавно изменяли внешние влияющие величины, именно напряжение питания электродов и температуру окружаюп ет о газа до тех пор, пока погрешность каждого влагочувствктельйого элемента не стала равной нижнему предельно допускаемому значению. В момент достижения этого равенства прекратили изменение внешних влияющих величин и измерили показатель влагосодержания г гигроскопической соли, значение которого и явилось нижним предельно допускаемым для исследуемого преобразов ателя.

После этого изменяли влияющие величины в обратном направлении до тех пор, пока погрешность влагочувствительного

45 элемента не стала равной верхнему предельно допускаемому значению. В момент достижения этого равенства прекратили изменение внешних влияющих величин и снова измерили показатель влагосодержа50 ния гигроскопической сопи, значение кото рого явилось верхним предельно допускаемым для исследуемого преобразователя.

Такие, измерения выполнили в нескольких точках ггадуировочной характеристики исследуемой совокупности влагочувсчви-тельных элементов и из полученных ре зультатсв определили предельно допуска -емые значения, которыми и нормировали

73 8 показатель влагосодержания гигроскопической сопи для этого типа влагочувствительных элементов. При испытаниях каждого серийно выпускаемого влагочувствитепьного элемента в процессе первичной и периодических поверок испольжюали показатель влагосодержания гигроскопиI ческой соли в качестве обобщенной влияющей величины. йля этого в нескольких точках градуировочной характеристики определили погрешность влагочувствительных элементов при предельно допускаемых значениях показателя влагосодержания гигроскопической соли, достигнутых путем воздействия на влагочувствитепьный элемент влияющих величин аналогично описанной выше методике предварительных испытаний, и сравнивали значения подученных текущих погрешностей с предельно допускаемыми. Результат испытания считали удовлетворительным, а влагочувствительный элемент — пригодным к применению, если полученные погрешности не превыша-. пи пределов допускаемых значений погрешностей влагочувствительного элемента.

После этого выполняли контроль выходного параметра устройства защиты. Дпя этого сначала помещали преобразователь в зону одновременного воздействия нормированных внешних влияющих вепичин, каждая из которых вызывала понижение показателя влагосодержания гигроскопической сопи, и путем измерения получили нижний предел его текущего значения. Затем поместили преобразователь в зону одновременного воздействия нормированных внешних влияющих величин, каждая из которых вызывала повышение показателя влагосодержания гигроскопической соли, и путем измерения получили верхний предел его текущего значения. Устройство защиты считалось пригодным в составе данного преобразователя, если полученные текущие значения находились в диапазоне, ограниченном предельно допускаемыми значениями.

Предложенное техническое решение применимо ко всем типам подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов, имекипим как нерегулируемые, так и регулируемые устройства защиты (в том чиспе нагревательные элементы, теплоизоляционные рубашки, дроссельные устройства) и обеспечивает повышение точности измерения вслед- . ствие взаимной компенсации погрешностей от влияющих величин и расширение диапазонов допускаемых значений внешних влияющих величин, например, температуры, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Тюрин И. И. Введение в метрологию.

Изд-во стандартов. M., 1976, с. 168175..

2. Рабинович С. Г. Погрешности в и:-омерении, "Энергия, Л., 1978, с. 44, Ф о р м У л а и з о б р е т е н и я 3. Датчики влажнбсти воз1 уха, Способ метрологической аттестации ТУ-25 156 683-74 зарегистрировано

35 а иодогревного электролитического первично- в ВИФС 16.09.74, J4 123669 (прототип).

Составитель П. Дикая

Техред Н.Ковалева Корректор И. Муска

Редактор Г. Улыбина . Заказ 9315/8

Тираж 1019 Подписное

° ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, а1сскаа Ж-35, Ра1ннскак наб., н. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 7798 давпения, скорости потока, что создает- возможность расширения области применения этих преобразователей, в частности, применения их в сушильных аппаратах, котлах, воздухо-, наро- и газопроводах высокого давления и т. и. Кроме того, созданная в результате реализации предложенного способа метрологической аттестации преобразователей возможность м етрологической аттестации влагочувстви- 4п тельных элементов отдельно от устройств защиты, отличающихся габаритными раз- мерами и массой в зависимости от конкретного назначения и области применения, обеспечивает в свою очередь возможность унификации применяемых для этих целей образцовых средою измерения влажности, что существенно упрощает поверку преобразователей и приводит к уменьшению затрат на их метрологическое обеспечение. Наряду с этим при эксплуатации преобразователей, аттестованных в соот- вегствии с предложенным. способсм, отпадает необходимость измерения отдельно каждой влияющей величины для контроля их значений применительно к нормированным диапазонам, а подлежит измерению только обобщенная влияющая величина— показатель влагосодержания — для контроля ее значения применительно к нормиро- Зр ванному диапазону, что упрощает процесс измерения.

73 10

ro преобразователя влажности газов с влагочувствительным элементом. на основ е гигроскопической соли и устройством защиты его от воздействия внешних влияющих величин, включающий испытания преобразователя путем предварительного определения предельно допускаемых и сравнения с ними измеренных текущих значений параметров преобразователя при воздействии нормированных влияющих величин, отлич ающийсятем,что, сцелью повышения точности аттестации испытания преобразователя выполняют раздельно в виде поверки влагочувствительного элемента и контроля выходного параметра устройства защиты при воздействии нормированных внешних влияющих величин, используя величину влагосодержания гигроскопической соли в качестве влияющей величины при поверке; влагочувствительного элемента и в качестве :выходного параметра при контроле устройства защиты.