ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ DT015-1 ЛАБОРАТОРИИ АРХИМЕД И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЕЛИЕВ АЛИЯР КОЛОМЕЙЦЕВ ДАНИИЛ Школа 179 МИОО, г. Москва Руководитель: Тарчевский Андрей Евгеньевич

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ DT015-1 Заявленные характеристики датчиков: Диапазон: кПа Погрешность: ±3 % Имеется калибровочный винт Данные взяты с сайта разработчиков датчиков:

УСТРАНЕНИЕ УТЕЧЕК В ДАТЧИКАХ При выполнении лабораторных работ по физике при давлениях уже 200 кПа было обнаружено, что в датчиках DT015-1 появляются утечки, а при давлениях 300 кПа с некоторых датчиков срывало трубки. Для устранения утечек открываем корпус датчика и на место крепления шланга надеваем дополнительный кусочек плотной пластиковой трубки длиной около 0,7 см. Сюда надеваем кусочек плотной трубки Должно получиться так

Необходимо проверить, не треснул ли пластиковый наконечник Надо проверить датчик на наличие утечек с помощью шприца (после сжатия воздуха поршень возвращается в исходное положение) ПРОВЕРКА ДАТЧИКОВ ПЕРЕД РАБОТОЙ Трещина

При этом проверка показала отсутствие утечек. поэтому мы предположили, что это было вызвано неточностью датчиков. Было решено проверить точность этих датчиков. При выполнении лабораторной работы Изучение изотермического процесса измеренные давления получились существенно ниже расчётных: V,мл Р, кПа показания датчиков Давления, рассчитанные по закону Бойля-Мариотта

ЦЕЛИ РАБОТЫ Проанализировать причины неточной работы датчиков давления DT015-1; Создать установку для проверки работы датчиков; Изучить возможность калибровки датчиков; Добиться более точных измерений с помощью датчиков.

Создание установки для проверки датчиков

СОЕДИНЕНИЯ Во время выполнения работы мы очень часто сталкивались с проблемами утечки и приходилось хорошо обрабатывать соединения с помощью резинового клея, медной проволоки, эпоксидного клея и пайки.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАНОМЕТРЫ Класс точности 1.5, манометр применяли при давлениях кПа Класс точности 1, манометр использовали для давлений кПа Манометр применялся для давлений более 350кПа

УСТАНОВКА Датчики давления. МанометрНасос Сосуд

НАСТРОЙКА КОМПЬЮТЕРА NOVA 5000 Мы снимали показания, лишь создав нужное нам давление, для этого в меню Настройка мы выбрали частоту замеров Вручную и время опыта -непрерывно.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ Эталонный манометр датчики

Давление по эталонному манометру, кПа Среднее показание давления по датчикам, кПа Эталонный манометр Среднее показание датчиков

ПОГРЕШНОСТИ БЕЗ ВЫПОЛНЕНИЯ КАЛИБРОВКИ ΔP- абсолютная погрешность, кПа ΔP=|P манометр -P датчик | P-относительная погрешность, % P= ΔP/P манометр

КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ Калибровка с помощью калибровочного винта на датчике не приводит к успеху; Калибровка средствами программы Multilab не получается; В соответствии с таблицей значений мы вывели калибровочную функцию P = 1,209*Pдатч- 22,6, где P датч - показание датчиков, P – скорректированное значение давления. Зная ошибки показаний датчиков, мы можем скорректировать полученные значения давления. Поскольку показания различных датчиков были близки друг к другу, калибровочную функцию можно рассматривать в качестве универсальной для данной партии датчиков.

ПРИМЕНЕНИЕ КАЛИБРОВОЧНОЙ ФУНКЦИИ P=1,209*P датч - 22,6 - скорректированное давление, кПа. Для работы «изучение изотермического процесса значения давления, рассчитанные с помощью калибровочной функции гораздо лучше соответствует теории: Давление, рассчитанное по закону Бойля-Мариотта Давления, полученные при измерениях и скорректированные с помощью калибровочной функции Показания датчиков

Усовершенствована конструкция датчиков DT Для устранения утечек применена уплотнительная трубка; Разработана методика проверки датчиков на наличие утечек; Определена реальная погрешность измерений с помощью точных манометров; Выведена и применена на практике калибровочная функция для корректирования показаний датчиков РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

ВЫВОДЫ Все поступившие в нашу школу датчики DT015-1 (16 шт.) без дополнительной герметизации и калибровки дают существенную ошибку. Причинами утечки воздуха и выхода из строя датчиков являются неплотное крепление шланга к датчику и хрупкий пластиковый переходник. Важным конструкционным недостатком датчиков является невозможность калибровки с помощью калибровочного винта. При сравнении давления, определенного по эталонным манометрам с показаниями датчиков были выявлены существенные отклонения на всех значениях давления, кроме атмосферного. Разброс показаний датчиков между собой была небольшой и в диапазоне 0-350кПа не превышает 2-3%, а в диапазоне кПа не превышает 3-4%, что позволило нам вывести калибровочную функцию для корректировки показаний всех экспериментальных датчиков.