Методические указания к лабораторной работе 3 изучение потенциометрического (стр. 1 из 2)
Министерство образования Российской Федерации
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра автоматизации производственных процессов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Методические указания к лабораторной работе 3.3
ИЗУЧЕНИЕ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ П-201
для студентов специальности 210100 - Управление
и информатика в технических системах
Краснодар
2003
Составитель канд. техн. наук доцент В.В.Осокин
Метрология, стандартизация и сертификация: Методические указания к лабораторной работе 3.3 – Изучение потенциометрического преобразователя П-201 - для студентов специальности 210100-Управление и информатика в технических системах дневной и заочной форм обучения /Кубан. гос. технол. ун-т; Сост. В.В. Осокин. - Краснодар, 2003.- 11 с.
Приведены цели лабораторной работы и общие сведения, содержащие основные теоретические положения, относящиеся к рассматриваемым вопросам; дано описание лабораторной установки; указаны требования техники безопасности; приведен порядок выполнения работы; сформулированы требования к оформлению отчета, контрольные вопросы; дан список рекомендуемой литературы.
Продолжительность лабораторной работы составляет 4 академических часа, в том числе: экспериментальная часть - 2 часа, расчетно-аналитическая часть - 2 часа.
Библиогр.: 3 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доцент Шелишпанский Б.В.
Нормативные ссылки
В методических указаниях к лабораторной работе 3.3 – Изучение потенциометрического преобразователя П201 - использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.
ГОСТ 8.120-83 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений рН.
ГОСТ 8.134-74 ГСИ. Шкала рН водных растворов.
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.
ГОСТ 26.011-80 Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные.
РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Термины и определения.
1 Цели работы
Изучение устройства и принципа действия потенциометрического преобразователя типа П201.
Приобретение навыков определения погрешностей и вариаций преобразователя П201.
2 Общие сведения
Потенциометрические анализаторы предназначены для определения активности ионов в растворах электролитов. Наиболее широко потенциометрические анализаторы применяются для измерения активности ионов водорода, которая характеризуется числом рН [ 1 ].
Потенциометрический преобразователь типа П-201 входит в состав потенциометрического анализатора жидкостей (рН-метра), работает в комплекте с первичными преобразователями: погружаемым (типа ДПг-4М) или магистральным (типа ДМ-5М) [ 2 ].
Потенциометрический нормирующий преобразователь П-201 предназначен для линейного преобразования входного сигнала – электродвижущей силы (ЭДС), поступающей от электродной системы датчика концентрации ионов водорода, в унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока и напряжения, изменяющиеся в диапазонах 0…5 мА, 0…100 мВ и 0…10 В по ГОСТ 26.011. Диапазон измерений нормирующего преобразователя от 2 до 12 единиц рН [ 3 ].
Используемый в лабораторной работе потенциометрический преобразователь П-201 настроен на взаимодействие с электродной системой датчика, имеющей статическую характеристику
(1)где Ех –выходная ЭДС электродной системы датчика, мВ;
t – температура анализируемого раствора, оС.
При измерениях числа рН используется условная шкала в соответствии с ГОСТ 8.134. Государственная поверочная схема для средств измерений рН приведена в ГОСТ 8.120.
Испытания потенциометрического преобразователя состоят из двух частей: сначала определяют погрешности и вариации комплекта, состоящего из преобразователя П-201 и прибора М325, затем – погрешности и вариации одного П-201. В первом случае испытания проводят как при поверке измерительного прибора, во втором – как при поверке измерительного преобразователя.
3 Описание лабораторной установки
Лабораторная установка содержит смонтированные на стенде средства измерений: преобразователь типа П-201 и миллиамперметр типа М325. На стенде также установлено соединительное устройство, к которому коаксиальным кабелем подключен имитатор электродной системы типа И-01, размещенный на лабораторном столе. Здесь же находится магазин сопротивлений типа Р33. Цифровой вольтметр типа В7-34А размещен на полке.
Преобразователь П-201 воспринимает естественный сигнал напряжения с выхода имитатора И-01, преобразует его в унифицированные сигналы: постоянного тока 0…5 мА и напряжения: 0…10 В, 0…100 мВ. Унифицированный токовый сигнал поступает на стрелочный прибор М325. Унифицированный сигнал напряжения 0…10 В измеряется цифровым вольтметром В7-34А, имеющем на поддиапазоне измерений с верхним пределом 100 В класс точности 0,015/0,002.
Имитатор И-01 имеет три декадных переключателя, с помощью которых его выходной сигнал настраивается в диапазоне 0…1 В. Двумя другими переключателями устанавливаются значения сопротивлений измерительного и сравнительного электродов, входящих в электродную систему датчика.
Магазин сопротивлений Р33 с предельным значением устанавливаемого сопротивления 99999,9 Ом и классом точности 0,2/6×10 –6 предназначен для имитации сопротивления ручного компенсатора, вводящего поправку на изменение температуры анализируемого раствора.
4 Техника безопасности при выполнении лабораторной работы
Пакетный выключатель, с помощью которого подается напряжение питания к потенциометрическому преобразователю, может быть включен только после разрешения преподавателя.
При проведении работы категорически запрещается прикасаться к токоведущим частям установки и клеммам.
На лабораторном столе не должно быть лишних посторонних предметов (пакетов, сумок, одежды, пищевых продуктов).
Категорически запрещается выполнять какие-либо переключения в схеме на лабораторной установке без согласования с преподавателем.
5 Порядок выполнения работы
5.1 Подготовьте лабораторную установку к проведению эксперимента, выполните для этого следующие операции:
- начертите заготовки двух таблиц для записей результатов наблюдений и расчетов (черновик протокола поверки), формы таблиц приведены в приложении А;
- подключите магазин сопротивлений Р33 к клеммам «3» и «4» на передней панели лабораторного стенда, установите на магазине сопротивление 1400 Ом, соответствующее введению поправки на температуру раствора, равную 20 оС;
- подготовьте к работе имитатор И-01: переключатель над надписью «Ех» установите в положение «Выкл»; переключатель над надписью «Rи» – в положение «500 МОм»; переключатель над надписью «ЕзRв» – в положение «10 кОм, 0 В»; переключатели над надписью «Милливольты» – в нулевые положения; проверьте наличие заземляющего провода;
- подключите имитатор И-01 коаксиальным кабелем к соединительному устройству: жилу кабеля – к клемме «ИЗМ», оплетку – к клемме «ВСП»;
- подготовьте к работе цифровой вольтметрВ7-34А: проверьте наличие заземляющего провода; подключите вольтметр кабелем к клеммам преобразователя П-201: клемма «Нх» прибора должная быть подключена к выведенной на переднюю панель стенда плюсовой клемме П-201 (для выходного сигнала 0…10 В); клемма «Lx» должная быть подключена к минусовой клемме П-201;
- подготовьте к работе преобразователь П-201: откройте крышку и установите переключатель в положение «0…10 В».
5.2 Проведите эксперимент по определению погрешностей и вариаций комплекта, состоящего из преобразователя П-201 и прибора М325 - выполните для этого следующие операции:
- после включения преподавателем питания цифрового вольтметра проверьте правильность его индикации: на корпусе В7-34А должны гореть световые индикаторы под кнопками «100», «U=», «То»; на индикаторном табло слева должна индицироваться горизонтальная черта – на верхнем уровне, соответствующем знаку «+», далее должно отображаться произвольное значение результата измерения, справа должен светиться индикатор, соответствующий отсчету результата измерения в вольтах;
- после включения преподавателем питания потенциометрического преобразователя установите на имитаторе И-01 переключателями над надписью «Милливольты» значение 242 мВ; переключатель над надписью «Ех» поставьте в положение «+» – при этом стрелка прибора М325 должна установиться левее отметки «2 рН» на его шкале; уменьшая с помощью переключателей входное напряжение преобразователя П-201, установите стрелку прибора М325 точно на эту отметку шкалы – запишите значение входного напряжения
в первую таблицу черновика протокола поверки;- уменьшая входное напряжение – переключателями над надписью «Милливольты», устанавливайте стрелку прибора М325 на числовые отметки шкалы – последовательно при подходе к каждой отметке слева (прямой ход при поверке) и записывайте соответствующие значения входного напряжения
в таблицу;- после достижения стрелкой прибора конечной отметки шкалы уменьшите входное напряжение на 2 мВ – при этом стрелка установится правее конечной отметки шкалы;
- после примерно минутной задержки увеличивайте входное напряжение преобразователя П-201, устанавливайте стрелку прибора М325 на числовые отметки шкалы – последовательно при подходе к каждой отметке справа (обратный ход при поверке) и записывайте соответствующие значения входного напряжения
в таблицу.5.3 Проведите обработку результатов наблюдений, выполните для этого следующие операции: