Мануляк І.З., к.т.н . Мельничук С.І.
Приватний вищий навчальний заклад «Галицька академія»,
м. Івано-Франківськ, Україна
ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНИЙ МІТКОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ВИТРАТИ ГАЗОВИХ СЕРЕДОВИЩ
Розвиток сучасних інформаційно-вимірювальних систем передбачає вдосконалення з погляду апаратно-конструктивних рішень, використання сучасних цифрових технологій, а також зменшення розмірів первинних перетворювачів. Традиційно джерелом інформації про витрату контрольованого середовища в побутовій сфері є механічні перетворювачі, які характеризуються значними втратами тиску, а також втратами точності за рахунок нещільності прилягання чутливого елементу, оскільки його маса не сумірна з зусиллями, яке створюється потоком газ [1]. Найбільш надійними в експлуатаційних умовах вважають міткові витратоміри, які в основному використовуються для рідин. Однією із суттєвих переваг реалізації згаданих пристроїв є нечутливість до забрудненості контрольованого параметру оскільки саме за швидкістю переміщення бруду реалізується визначення величини поточної витрати. Слід зазначити, що реалізація перетворювачів згаданого типу практично не поширюється на газові середовища оскільки зусилля, яке створює потік газу порівняно малі, що не дозволяє забезпечити прийнятну точність вимірювання.
Одним з варіантів вирішення такої задачі є створення мірних елементів сумірних за вагою з таким же об’ємом контрольованого середовища. В результаті пропонується метод вимірювання витрати за переміщенням сферичної мітки вимірюваним середовищем [2]. Фактично такий спосіб ґрунтується на вимірюванні зміни часових інтервалів між послідовними проходженнями мітки торовидною мірною камерою, що дозволяє отримати кількісні характеристики середовища, а також покращити метрологічні та експлуатаційні характеристики перетворювачів інформаційно-вимірювальних систем.
а) 
б) 
Рис. 1. Структурна схема:
а) та зовнішній вигляд дослідного взірця
б) міткового первинного перетворювача
Структурну схему та дослідний варіант первинного перетворювача подано на рис. 1, а. Контрольоване середовище 3, попадаючи по дотичній в торовидну камеру, створює обертальний момент. За рахунок того, що вага кульки є маленькою, зусилля, яке потрібне для її переміщення є меншим, ніж зусилля на подолання шпарин навколо неї, що зумовлює переміщення мітки разом з середовищем. Реєстратор проходження мітки 4 здійснює формування дискретних електричних сигналів, що подані на рис. 2 і які за допомогою обчислювача 5 безперервно зчитуються і опрацьовуються.
Рис. 2. Імпульсний сигнал оптичного перетворювача
фіксаціїпереміщення сферичної мітки
В ході опрацювання проводиться фіксація часових інтервалів між сигналами, що дозволяє отримати значення поточної витрати вимірюваного середовища. На базі схеми реалізовано дослідний взірець, який представлено на рисунку 1, б. У збільшеному фрагменті можна побачити кульку.
На основі проведення ряду експериментальних досліджень на дзвоновій еталонній установці обчислено похибку [3], графік якої подано на рис. 3.
Рис. 3. Залежність абсолютної похибки від кількості імпульсів
Особливістю описаного способу є те, що мірний елемент реалізовано з матеріалу, вага якого не перевищує 0,28 г , а вага такого ж об’єму контрольованого середовища (повітря) 0,17 г . Густина мірної кульки не перевищує 14 кг/м 3 , що дозволяє забезпечити межу чутливості 0,015 м 3 /год. Крім того при такій реалізації первинного перетворювача забезпечує підвищення точності вимірювання, нечутливість до промислових завад (зокрема таких як пневматичні удари) та суттєво менші габаритні розміри первинного перетворювача.
Список використаних джерел:
1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ : справочник : кн. 2 / П.П Кремлевский ; под общ . ред. Е.А. Шорникова . – 5-е изд ., перераб . и доп . – СПб .: Политехника , 2004. – 412 с.: ил .
2. Патент №97780 від 12.03.2012 р. Спосіб вимірювання витрати за переміщенням сферичної мітки вимірюваним середовищем.
3. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий . – 2-е изд ., перераб . и доп . – Л.: Энергоатомиздат , 1991. – 304 с.