POLITECHNIKA

WROCŁAWSKA

Skład grupy:

xxx

Wydział:
Elektryczny W-5
Semestr: I
Rok: 2018/2019
Grupa: IV

POMIARY ELEKTRYCZNE WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Data wykonania

ćwiczenia nr 5:

2018-12-15

Badanie czujników i przetworników

ciśnienia.

Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie błędów przetwarzania oraz histerezy przetworników ciśnienia.

2. Schemat układu pomiarowego, spis przyrządów i aparatury pomiarowej

Rysunek 2.1. Schemat układu pomiarowego

- Kompresor,
- Reduktor,
- Multimetr cyfrowy PeakTech 4150,
- Przetwornik pomiarowy ciśnienia IPP-01-02/1-1-1, zakres pomiarowy 0

÷200 kPa, sygnał

wyjściowy 4-20 mA, błąd przetwarzania

≤ ± 0,2% - pełni rolę wzorca,

- Manometr RPT 94229: zakres pomiarowy 0

÷250 kPa, kl. 1,6%,

- Miernik cyfrowy ciśnienia LUTRON PS-9301, zakres pomiarowy 0

÷200 kPa.

3. Wyniki pomiarów i obliczenia

Wykonano pomiary wartości sygnału wyjściowego (prąd dla IPP-01, ciśnienie dla RPT

94229 i PS-9301) w wybranych punktach pomiarowych przy zwiększaniu oraz zmniejszaniu
ciśnienia w granicach 0-200kPa.

Wyniki pomiarów oraz obliczeń zebrano w tabeli 3.1.
Wartości błędów średnich oraz histerezy zestawiono w tabeli 3.2.

Wzory i przykładowe obliczenia:

- Przeliczenie wartości prądu przetwornika IPP-01-02 na ciśnienie w kPa:

= ( − 4

)

200

16

= (7,65533 − 4

)

200

16

= 3,65533 ∙ 12,5

= 45,692

- Obliczenie błędu pomiarowego:

=

−

∙ 100%

Dla RPT 94229:

=

,

∙ 100% = 1,72%

Dla LUTRON PS-9301:

=

,

∙ 100% = 6,65%

Ponieważ punkty pomiarowe przy wzroście ciśnienia oraz przy spadku ciśnienia nie

pokrywały się, z równania linii trendu obliczyłam wartości błędów w punktach 50,100,150 i
200kPa dla rosnącego oraz malejącego ciśnienia.

ś

=

ą

ą

, np.

ś

=

,

,

= 1,70945

- Obliczenie histerezy:

=

ą

−

ą

, np.

= |1,6312 − 1,7877| = |−0,1565| = 0,1565

Na podstawie wartości błędów zestawionych w tabeli 3.2 określono błędy maksymalne

oraz histerezę badanych przetworników ciśnienia, które wynoszą:
- dla manometru RPT 94229: błąd maksymalny: 1,71%; histereza: 0,22%.
- dla miernika cyfrowego PS-9301: błąd podstawowy: 18,33%; histereza: 0,34%,

Tabela 3.1. Wyniki pomiarów ciśnienia i obliczenia błędów pomiarowych.

IPP-01-02 - wzorzec ciśnienia

Manometr RPT 94229

Lutron PS-9301

[mA]

[kPa]

[MPa]

[kPa]

[%]

[ba]

[kPa]

[%]

pomiar

1

pomiar

2

pomiar

3

średnia

pomiar

1

pomiar

2

pomiar

3

średnia błąd δ

pomiar

1

pomiar

2

pomiar

3

średnia

błąd δ

wzrost

ciśnienia

7,644

7,637

7,685

7,655

45,692 0,05

0,05

0,05

50

1,72 0,59

0,59

0,59

0,59

59,00

6,65

11,760 11,701 11,754 11,738

96,729 0,10

0,10

0,10

100

1,31 1,19

1,18

1,18

1,18 118,33

10,80

15,792 15,708 15,909 15,803 147,538 0,15

0,15

0,15

150

0,99 1,76

1,76

1,78

1,77 176,67

14,56

19,891 19,701 19,887 19,826 197,829 0,20

0,20

0,20

200

0,87 2,35

2,33

2,35

2,34 234,33

18,25

spadek

ciśnienia

19,872 19,884 19,924 19,893 198,667 0,20

0,20

0,20

200

0,53 2,35

2,35

2,34

2,35 234,67

18,00

15,783 15,767 15,805 15,785 147,313 0,15

0,15

0,15

150

1,08 1,76

1,76

1,76

1,76 176,00

14,34

11,730 11,716 11,732 11,726

96,575 0,10

0,10

0,10

100

1,37 1,17

1,17

1,17

1,17 117,00

10,21

7,628

7,620

7,657

7,635

45,438 0,05

0,05

0,05

50

1,83 0,59

0,58

0,59

0,59

58,67

6,61

4,059

4,046

4,003

4,036

0,450 0,00

0,00

0,00

0

-0,18 0,07

0,07

0,06

0,07

6,67

3,11

Tabela 3.2. Wartości błędów średnich, maksymalnych oraz histerezy.

Błąd RPT94229 [%]

Błąd Lutron PS-9301 [%]

ciśnienie

[kPa]

przy wzroście ciśnienia przy spadku ciśnienia histereza średni

przy wzroście
ciśnienia

przy spadku
ciśnienia

histereza

średni

y = -0,00570x + 1,91620 y = -0,0082x + 2,1977

y = 0,076x + 3,2978

y = 0,0753x + 3,1027

0

-

-0,18

-0,18

-

3,11

-

3,11

0

Teor. 1,9162-

Teor. 2,1977

0,2365 2,07945

Teor. 3,2978

Teor. 3,1027

0,1951

3,20025

50

1,6312

1,7877

0,157

1,709

7,0978

6,8677

0,230

6,983

100

1,3462

1,3777

0,032

1,362

10,8978

10,6327

0,265

10,765

150

1,0612

0,9677

0,093

1,014

14,6978

14,3977

0,300

14,548

200

0,7762

0,5577

0,219

0,667

18,4978

18,1627

0,335

18,330

4. Wyznaczone charakterystyki

y = -0,00570x + 1,91620

R² = 0,94940

y = 0,076x + 3,2978

R² = 0,9994

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,000

70,000

120,000

170,000

220,000

b

łą

d [%]

Ciśnienie wejściowe [kPa]

Wykresy błędów średnich badanych przetworników dla rosnących wartości sygnału

wejściowego

RPT94229

Lutron PS9301

y = -0,0069x + 2,057

R² = 1

y = 0,0757x + 3,2003

R² = 1

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

0

50

100

150

200

250

b

łą

d [%]

Ciśnienie wejściowe [kPa]

Wykresy obliczonych błędów średnich badanych przetworników

RPT94229

Lutron PS9301

5. Wnioski

Z wykonanego ćwiczenia wynika, że badane mierniki ciśnienia posiadają większy błąd

przetwarzania (największa dodatnia lub ujemna wartość błędu określona z krzywej błędu
średniego dla rosnących/malejących wartości sygnału wejściowego) niż deklaruje producent.

Manometr RPT94229 nie zachowuje swojej klasy, która wynosi 1,6, dla ciśnienia niższego

niż ok. 100kPa.

Duże błędy dodatnie (wartość sygnału wyjściowego większa niż wartość wzorcowa),

rosnące wraz ze wzrostem ciśnienia miernika cyfrowego PS-9301, dyskwalifikują go do
używania podczas specjalistycznych pomiarów.

Obydwa mierniki wykazują obecność histerezy, która dla mniej dokładnego miernika PS-

9301 jest większa niż dla RPT94299 i wynosi 0,34%. Dla obydwu mierników charakterystyka
błędów jest dobrze przybliżona linią prostą: dla PS-9301 w całym zakresie pomiarowym, dla
RPT94229 zależność ta nie jest spełniona dla małych ciśnień, bliskich ciśnieniu
atmosferycznemu.