SPRAWOZDANIE NR 7

Anna Dul

Krzysztof Wąs

Data wykonania ćwiczenia: 01.12.2014 godz 17:05

Temat: Czujniki do pomiarów ciśnień.

I Cel ćwiczenia: Poznanie niektórych czujników ciśnienia, ich parametrów metrologicznych oraz możliwości zastosowania w aparaturze pomiarowej.

II Schemat pomiarowy III Aparatura pomiarowa:

Manometr MK10 kl 0,5

Woltomierz V543

Woltomierz V541

Czujnik transformatorowy OT-23-A2

Czujnik piezorezystancyjny TM-520

IV Tabele pomiarowe:

Uwagi: TM-520 to czujnik piezrezystancyjny,

OT-23-A2 to czujnik transformatorowy.

Tabela 1. Zadane wartości: częstotliwość 1,5kHz , napięcie 1,5V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla TM-520 [mV]	Δ dla TM-520 [mV]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	11,3	0,8	0,56	0,02	3,07	0,02
0,21		19,8		1,30	0,02	5,02	0,02
0,30		28,9		2,06	0,02	8,00	0,02
0,41		39,1		2,87	0,02	11,60	0,02
0,51		49,9		3,70	0,02	15,32	0,02
0,61		59,1		4,41	0,02	18,68	0,02
0,70		67,9		5,10	0,02	22,09	0,03
0,81		79,0		5,96	0,02	26,31	0,03
0,91		88,4		6,77	0,02	30,12	0,03
1,01		97,2		7,38	0,02	33,61	0,03
0,90		87,0		6,60	0,02	30,34	0,03
0,80		79,8		5,87	0,02	26,62	0,03
0,71		68,6		5,13	0,02	22,65	0,03
0,60		58,5		4,35	0,02	18,85	0,02
0,50		48,2		3,55	0,02	15,39	0,02
0,40		38,6		2,81	0,02	11,72	0,02
0,31		29,6		2,10	0,02	8,28	0,02
0,20		18,6		1,24	0,02	5,05	0,02
0,10		9,9		0,55	0,02	2,91	0,02

Tabela 2. Zadane wartości: częstotliwość 6kHz, napięcie 1,5V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,10	0,01	10,9	0,8	3,10	0,02
0,20		18,8		5,03	0,02
0,32		30,3		8,43	0,02
0,41		39,7		11,71	0,02
0,50		48,9		14,96	0,02
0,61		59,3		18,84	0,02
0,71		68,8		22,49	0,03
0,80		77,9		26,05	0,03
0,91		87,8		30,09	0,03
1,00		96,8		33,75	0,03

Tabela 3. Zadane wartości: częstotliwość 4kHz, napięcie 1,5V.

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	10,8	0,8	2,67	0,02
0,21		19,7		5,00	0,02
0,30		28,3		7,67	0,02
0,41		39,7		11,51	0,02
0,50		48,6		14,91	0,02
0,61		58,9		18,23	0,02
0,71		68,7		21,84	0,03
0,81		78,4		25,48	0,03
0,91		87,6		29,10	0,03
1,00		96,8		32,70	0,03

Tabela 4. Zadane wartości: częstotliwość 4kHz, napięcie 1,4V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	11,7	0,8	2,70	0,02
0,21		19,6		5,04	0,02
0,31		29,4		7,49	0,02
0,41		40,0		10,98	0,02
0,50		48,4		13,78	0,02
0,60		58,8		17,27	0,02
0,71		68,7		20,86	0,03
0,80		77,2		23,94	0,03
0,90		87,4		27,49	0,03
1,00		96,7		31,00	0,03

Tabela 5. Zadane wartości: częstotliwość 5kHz, napięcie 1,4V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	10,5	0,8	2,89	0,02
0,21		19,2		4,99	0,02
0,31		30,4		7,93	0,02
0,41		39,8		11,15	0,02
0,50		48,7		14,26	0,02
0,60		58,4		17,58	0,02
0,70		68,1		20,98	0,03
0,81		78,5		24,80	0,03
0,90		86,9		27,95	0,03
1,00		96,8		31,81	0,03

Tabela 6. Zadane wartości: częstotliwość 6kHz, napięcie 1,4V.

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	10,4	0,8	3,10	0,02
0,21		19,5		4,98	0,02
0,30		28,8		7,66	0,02
0,41		40,0		11,16	0,02
0,50		48,4		14,01	0,02
0,60		58,2		17,47	0,02
0,70		68,4		21,17	0,03
0,81		78,2		24,82	0,03
0,90		87,4		28,33	0,03
1		97,2		32,09	0,03

Tabela 7. Zadane wartości: 6kHz, napięcie 1,6V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	11,2	0,8	3,10	0,02
0,21		19,5		5,49	0,02
0,30		28,1		8,32	0,02
0,41		39,7		12,23	0,02
0,50		48,4		15,47	0,02
0,61		59,1		19,63	0,02
0,71		68,4		23,44	0,03
0,80		77,8		27,27	0,03
0,90		87,8		31,40	0,03
1,01		97,3		35,51	0,03

Tabela 8. Zadane wartości: 5kHz, napięcie 1,6V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,10	0,01	10,1	0,8	2,99	0,02
0,21		20,4		5,37	0,02
0,31		29,5		8,66	0,02
0,40		38,6		11,77	0,02
0,50		49,8		15,76	0,02
0,60		58,3		19,27	0,02
0,71		68,9		23,45	0,03
0,81		78,3		27,22	0,03
0,91		88,3		31,37	0,03
1,00		96,8		34,86	0,03

Tabela 9. Zadane wartości: 4kHz, napięcie 1,6V

Ciśnienie zadane [kG/cm^2]	Δ Ciśnienia zadanego [kG/cm^2]	Odczyt z manometru MK 10 [kPa]	Δ manometr MK10 [kPa]	Napięcie dla OT-23-A2 [mV]	Δ dla OT-23-A2 [mV]
0,11	0,01	11,7	0,8	2,98	0,02
0,21		20,5		5,31	0,02
0,31		29,5		8,67	0,02
0,40		39,0		11,80	0,02
0,51		49,7		15,72	0,02
0,60		58,2		19,16	0,02
0,70		68,2		22,82	0,03
0,80		77,6		26,53	0,03
0,91		87,6		30,60	0,03
1,00		96,9		34,27	0,03

V Wykresy:

VI Obliczenia:

Obliczenia dotyczą pierwszego wiersza tabeli 1.

Niepewność pomiarowa zadanego ciśnienia, klasa urządzenia: 0,6.

Δx = wart. max * kl / 100 = 1,6 * 0,6 /100 = 0,0096 ≈ 0,01 [kG/cm²]

x = (0,11±0,01) kG/cm²

Niepewność pomiarowa odczytanego wyniku z manometru, klasa urządzenia: 0,5.

Δz = wart. max * kl / 100 = 160 * 0,5 / 100 = 0,8 [kPa]

z = (11,3±0,8) kPa

Niepewność pomiarowa dla czujnika piezorezystancyjnego TM-520, woltomierz V543:

ΔU₁ = 0,0005 * wynik odczytany + 0,01 = 0,0005 * 0,56 + 0,01 = 0,01028 ≈ 0,02

U₁ = (0,56±0,02) mV

Niepewność pomiarowa dla czujnika transformatorowego OT-23-A2, woltomierz V541:

ΔU₂ = 0,0005 * wynik odczytany + 0,01 = 0,0005 * 3,07 + 0,01 = 0,011535 ≈ 0,02

U₂ = (3,07±0,02) mV

Obliczanie histerezy

Dla czujnika piezorezystancyjnego TM-520:

gdy p↑ = 59,1 kPa to U = 4,41V

gdy p↓ = 58,5 kPa to U = 4,34V

H = U(p↑) – U(p↓) = 4,41 – 4,34 = 0,07 V

Dla czujnika transformatorowego OT-23-A2:

gdy p↑ = 49,9 kPa to U = 15,32 V,

gdy p↓ = 48,2 to U = 15,39 V.

H = U(p↑) – U(p↓) = 15,32 – 15,39 = -0,07 V

VII Wnioski

- Dla obu czujników histereza jest bardzo niewielka, oznacza to, iż czujniki te są bardzo dokładne, wyznaczenie jej nie jest jednak zbyt dokładne, ponieważ podczas pomiaru w dół (od 100kPa do 10kPa) nie udało się powtórzyć takiej samej wartości ciśnienia jak przy pierwszym pomiarze.

- Niepewność manometru jest bardzo duża przy niewielkich wartościach, może to znacząco wpływać na wyniki pomiarów.

- Wykresy charakterystyk dla czujnika transformatorowego są do siebie zbliżone, im napięcie zadane było wyższe tym wyższe były odczyty napięcia dla czujnika. Natomiast przy zmianie zadanej częstotliwości nie ma zbyt wielkiej różnicy – punkty pomiarowe praktycznie nachodzą na siebie.