На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Разработка и проектирование емкостного датчика в пылемере

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 19.08.2012. Сдан: 2012. Страниц: 12. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание
    Введение
    Глава 1. Зерноперерабатывающие предприятия
      Общие характеристики производства. Выделяющиеся вредности
      Требования к воздушной среде производственных помещений
      Организация воздухообмена в производственных помещениях
      Общеобменная вентиляция
      Очистка воздуха от пыли
    Глава 2. Измерение  концентрации пыли
    2.1.  Общая классификация методов измерения концентрации пыли
    2.2.  Аналитический  обзор емкостного датчика
    2.3.  Расчет  емкостных датчиков
    Глава 3. Разработка и проектирование емкостного датчика в пылемере
    3.1. Емкостной датчик в пылемере  для измерения концентрации мучной  пыли
    3.2. Частота измерительного сигнала
    3.3. Измерительная цепь и схема  подключения емкостного датчика
    3.4. Соединительный кабель
    Выводы
    Список  литературы 
 
 
 
 
 

 


    Введение
    Пыль  состоит из частиц твердого вещества, взвешенного в воздухе. По происхождению  пыль может быть естественной и искусственной, минеральной и органической, производственной и коммунально-бытовой. Причиной возникновения  заболеваний наиболее часто бывает промышленная пыль, характер которой  зависит от ее состава. Чем мельче пылевые частицы, тем дольше они  находятся во взвешенном состоянии, проникая в мельчайшие поры кожи, бронхи и альвеолы. Наиболее частыми заболеваниями, вызываемыми воздействием пыли, являются пневмокониозы и бронхиты. Пневмокониозы  возникают при длительном вдыхании различной пыли и характеризуются  разрастанием соединительной ткани  в дыхательных путях. В зависимости  от вида вдыхаемой пыли различают  многие виды пневмокониозов: силикоз (кварцевая  пыль), антракоз (угольная пыль), сидероз (железосодержащая пыль). В связи  с этим важной проблемой является устранение пыли. Мельчайшие частицы  пыли, могут быть настолько малы, что визуально их не замечают, и  нахождение пыли в воздушном пространстве могут показать только приборы.
    Рассматривая  технологические процессы мукомольного и хлебопекарного производств, видно, что они относятся к пожароопасным и взрывоопасным. Такая опасность технологического процесса в основном обусловлена огнеопасными свойствами используемых веществ, характером процесса, условиями возникновения и распространения пожара. Основными видами сырья на комбинате являются зерно и мука, которые легко воспламеняются. Поэтому важной задачей является обеспечение безопасности хлебопекарного производства, то есть своевременное устранение пыли из цехов. Как ранее было сказано нахождение пыли и определение размеров, форм, и содержание частиц пыли достигается с помощью приборов, установленных в вентиляционной системе. Важной современной особенностью состояния улавливания пыли в цехе мукомольного производства являются электронные приборы, которые отсутствуют на хлебопекарном производстве.
    Как уже упоминалось выше основными видами сырья на комбинате являются зерно и мука. При производстве муки и перемещении сырья в производственных цехах выделяется значительное количество пыли. Смесь мучной пыли и воздуха взрывоопасно и огнеопасно. Взрыв пыли вызывает ее выброс в объем помещения, в результате чего создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом.
    Пыль, в отличие от газа, может оседать  на нагретые поверхности, что приводит к возгоранию.  Обладая плохой теплопроводностью, пыль, осевшая на осветительных приборах, горячих  трубопроводах нагревается и  начинает тлеть. При движении муки по наземленным трубам в них накапливается статическое электричество, которое также при определенном количестве может дать искру и воспламенить мучную пыль. Устаревшая система вентиляции, используемая для снижения опасности взрыва в среде газа, может привести к подъему осевшей пыли в воздух в среде, опасной по воспламенению горючей пыли и создать взрывоопасную концентрацию пыли более 20-50 г/м3, а не всасывается и не осаждается в бункере. В предыдущих курсовых работах были предложены циклон для осаждения пыли в вентиляционной системе и емкостной пылемер, как прибор контроля пыли. В данной курсовом проекте я предлагаю ввести емкостной датчик для измерения запыленности воздуха. 

 


    Глава 1. Зерноперерабатывающие  предприятия
    1.1. Общие характеристики  производства. Выделяющиеся вредности
    Основными зерноперерабатывающими предприятиями  являются элеваторы, мельницы, крупозаводы, заводы по производству комбикормов, силосные хранилища, предприятия по производству семенного зерна. Производственные процессы связаны с обработкой зерна, а на комбикормовых заводах —  и с переработкой отходов пищевых  производств: жмыха, жома, костной муки, кормовых дрожжей и различных  неорганических добавок. При переработке  зерна применяется разнообразное  технологическое оборудование, предназначенное  для очистки, сушки, дробления, рассева  зерна и продуктов его переработки, для смешивания и дозирования  сырья, гранулирования и брикетирования комбикормов, а также для транспортировки  и хранения. Технологические процессы сопровождаются выделением различных  вредностей в производственные помещения  — избыточных теплоты, влаги, вредных  газов и пыли. Это неблагоприятно сказывается на микроклимате и санитарно-гигиеническом  состоянии цехов предприятий, способствуя  возникновению опасных и вредных  производственных факторов, воздействующих на работающих. Повышенные влажность и запыленность ухудшают режим эксплуатации и сокращают срок службы технологического оборудования и строительных конструкций. Серьезной проблемой на предприятиях отрасли является высокая взрыво- и пожароопасность, причинами которой становятся значительные неорганизованные пылепоступления органических горючих веществ и возникновение пожаровзрывоопасных пылевоздушных смесей.
    Кроме пыли воздух загрязняется вредными газами — оксидом углерода, диоксидом  серы, диоксидом углерода, выделяющимися  в помещениях зерносушилок. В комбикормовом  производстве в помещении приготовления  карбамидных концентратов и обогатительных смесей в воздухе рабочей зоны могут накапливаться аммиак, диоксид углерода и другие газообразные вредности. Значительное количество диоксида углерода образуется в помещениях складов зерна, а при неполной дегазации после дезинсекции в воздухе могут присутствовать высокотоксичные вещества в газо- или парообразном состоянии, например бромистый метил, а также различные вещества, используемые для протравливания семян, например формалин.
    Однако  основной вредностью, выделяющейся при  переработке зерна, остается органическая пыль используемого сырья, промежуточных  продуктов и готовой продукции. Процессы погрузки, выгрузки и транспортирования  сырья, его обработка, складирование  и хранение сопровождаются значительными  пылевыделениями, что приводит при  недостаточно эффективной вентиляции к запыленности воздуха в производственных помещениях, намного превышающей  безопасные концентрации.
    На  элеваторах зерно проходит технологические  операции приемки, очистки, сушки, отпуска, освежения, подвергаясь многократному  перемещению транспортными механизмами, самотеком по участкам, в системах пневмотранспорта. Трение зерна о  стенки оборудования и трубопроводов  приводит к истиранию оболочек зерна  и возникновению органической и  минеральной пыли, образующейся из-за засорения зерна при уборке и  транспортировке различными неорганическими  примесями. Очистка зерна на сепараторах  снижает его начальную запыленность, но так как часть зерновой пыли находится в связанном состоянии, залегая в бороздках и оболочках  зерен, пылевыделения имеют место  на каждом этапе технологического процесса. Значительные пылевыделения наблюдаются  при продувке воздухом слоя зерна  при активном вентилировании и сушке.
    На  мукомольных заводах (мельницах) при  подготовке зерна к помолу в обоечных машинах, триерах, а также при  поэтапном дроблении зерна и  крупок в вальцовых станках, бичевых  машинах, дета-шерах образуется значительное количество мелкодисперсной органической пыли. В рассевах и ситовеечных машинах происходит интенсивное взвихрение пыли в воздухе и образование пылевоздушной смеси с избыточным давлением в кожухах оборудования, что способствует пылепоступлениям в производственные помещения. Объемное технологическое оборудование — силосы, бункера — постоянно заполнено пылевоздушной смесью, и при перегрузочно-загрузочных работах мелкодисперсная пыль попадает в рабочую зону вместе с выбивающимся через неплотности воздухом, эжектируемым падающим материалом.
    На  крупозаводах технологический процесс  переработки зернопродуктов заключается в интенсивной обработке поверхности зерна и крупок, в результате чего выделяется мелкодисперсная органическая пыль с минеральными примесями.
    На  комбикормовых заводах происходит измельчение различных органических и минеральных компонентов на молотковых дробилках и вальцовых  станках. Измельченный продукт, перемещаясь по всем технологическим линиям, образует пылевоздушную смесь в оборудовании, бункерах, течках, пневмопроводах, которая через неплотности в корпусах аппаратов выбивается наружу.
    Увеличению  пылепоступлений способствуют как недостаточная герметизация оборудования, так и неэффективная работа аспирационных систем и вентиляции в целом. Даже при хорошей работе аспирации в воздухе присутствует пыль перерабатываемого продукта. ПДК зерновой пыли — 4 мг/м3, мучной пыли — 6 мг/м3. В отдельных зонах производственных помещений и при аварийных ситуациях концентрация пыли в воздухе может превышать нормативные значения и повышаться до взрывоопасных концентраций.
    Пыль, взвешенная в воздухе, постепенно оседает  на строительных конструкциях и технологическом  оборудовании, образуя неплотный, легко  взмучиваемый слой осевшей пыли. Вторичное  пыление, вызванное взвихрением осевшей пыли при повышенной подвижности воздуха под действием конвективных потоков, неорганизованного притока либо залповых выбросов, например при взрывах в оборудовании, так называемых «хлопках», резко увеличивает количество пыли в воздухе и может привести к взрыву. Так, для отделения рассева мукомольного завода размерами 18 х 36 х 4,7 м достаточно наличия на поверхности ограждений и оборудования слоя осевшей пыли толщиной 0,6 мм, чтобы при попадании ее в воздух образовалась взрывоопасная концентрация 20 г/м3.
    Количественный  и качественный состав пылепоступлений зависит от перерабатываемого сырья, его влажности, типа технологического оборудования и его технического состояния, а также от эффективности работы вентиляционных систем. В таблице 1 приведены значения концентрации пыли в воздухе отдельных производственных помещений зерноперерабатывающих предприятий.
    Свойства  образовавшейся зерновой пыли значительно  отличаются от свойств исходного  материала: она полидисперсна, имеет высокие значения фактора формы частиц. Для нее важен показатель зольности, который влияет на пожаро- и взрывоопасные характеристики и определяет возможность утилизации. При зольности менее 2% пыль называется белой и используется в производстве муки второго сорта; серая пыль с зольностью от 2% до 6,5% идет на корм скоту. Черная пыль с более высокой зольностью не утилизируется. В таблице 2 приводятся свойства некоторых видов пылей, вьщеляющихся при зернопереработке.
    Таблица 1
    Запыленность  воздуха производственных помещений 

    Место пробоотбора, производство     Концентрация  витающей пыли, мг/м3     Удельное  количество осевшей пыли, <мг/(мгч)
    Элеватор
    Помещение головок норий     80     -
    Весовая, сепараторная     240     220
    Надсилосное отделение     99     -
    Подсилосное отделение     130     300
    Комбикормовый завод
    Отделение очистки зерна. Весовая     19     490
    Отделение смесеириготовительное. Транспортер отрубей с дрожжевыми добавками     329     -
 
    Таблица 2
    Свойства  пылей
    Вид пыли     Плотность насыпная, кг/м3     Дисперсность
    d=50 мкм     5
    Зерновая, ячменя     540     10     2,0
    Мучная  серая     490     4     1,7
    Пшеничных отрубей     350     3     1,8
    Шротовая     950     4     2,0
 
    Пыль  зерноперерабатывающих предприятий  представляет пожаро- и взрывоопасность; витающая в воздухе — взрывоопасна, осевшая на строительные конструкции и оборудование — пожароопасна. Взрывоопасные концентрации могут образовываться в технологическом и транспортном оборудовании, в силосах и бункерах, в трактах аспирационных систем и пневмотранспорта, в пылеулавливающем оборудовании. Взрывоопасность пыли зависит от содержания в ней органических и минеральных веществ, от дисперсности и влажности. При увеличении содержания минеральных примесей, зольности пыли повышается значение НКПРП (нижний концентрационный предел распространения пламени), так как минеральная пыль, введенная во взрывоопасную пылевоздушную смесь, действует как флегматизирующая добавка на процессы воспламенения и горения.
    На  возможность воспламенения пыли большое влияние оказывает содержание в ней влаги. Пыль с повышенной влажностью требует значительного  количества теплоты на испарение  жидкости, что снижает возможность  воспламенения (например, взрыв аэровзвеси из пшеничной муки возможен при влажности не более 18%).
    При анализе взрывоопасное™ пыли установлено, что частицы размером более 100 мкм  невзрывоопасны и их после улавливания  можно направлять в поток продукта, а частицы более мелких фракций следует улавливать в пылеочистных установках за пределами производственных корпусов.
    По  пожаро- и взрывоопасное™ пыль классифицируется на две группы и четыре класса:
    Группа  А — НКПРП 65 г/м3:
    I  класс — НКПРП до 15 г/м3 (пыль кормовой мучки, пшеничных отрубей);
    II  класс — взрывоопасная пыль  с НКПРП от 16 до 65 г/м3 (пыль комбикормов,  пшеничной, ячменной, овсяной, гороховой,  травяной, хвойной муки).
    Группа  Б — НКПРП свыше 65 г/м3:
    III класс — наиболее пожароопасная  пыль с температурой самовоспламенения  до 250 °С (элеваторная пыль);
    IV класс — пожароопасная пыль  с температурой самовоспламенения  более 250 °С (угольная и древесная  пыль). 

    1.2. Требования к воздушной  среде производственных  помещений
    Микроклимат и состояние воздушной среды  производственных помещений зерноперерабатывающих  предприятий формируются под  действием факторов производственной среды, влияющих на температуру, относительную  влажность, подвижность и чистоту  воздуха. Эти параметры микроклимата оказывают существенное влияние  на самочувствие и производительность персонала, и их оптимальные и  допустимые пределы устанавливаются  государственными и ведомственными нормами.
    Микроклимат зерноперерабатывающих предприятий  имеет ряд особенностей — значительную выраженность отдельных факторов (например, пониженная температура воздуха  в помещениях элеваторов и складов  зерна), а также определенное стабильное их сочетание (например, повышенная температура, загазованность и запыленность в зерносушильных отделениях), усиливающее из-за эффекта суммации их вредное воздействие на организм. Имеет место нестационарность параметров микроклимата из-за сезонности, периодичности технологических процессов, а также по объему помещения.
    Таблица 3
    Характеристика  степени взрывоопасности  пыли на элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых  заводах
    Вид пыли (фракция измельченного продукта с размерами частиц менее      70 мкм)
    Данные  анализа, %     Параметры пылевоздушного взрыва
    Влажность     Зольность     Температура взрывного воспламенения, °С     НКПРП, г/м?
    Мельничная  пыль серая     8,1     16,5     800     17,6
    Пшеница измельченная     10,4     2,3     875     15,1
    Мука  пшеничная     11,1     1,5     825     35,3
    Мучка пшеничная     8,9     4,0     700     15,1
    Отруби  пшеничные мелкие     9,4     4,3     825     17,6
    Отруби  пшеничные крупные     -     -     825     15,4
    Мука  ржаная из целого зерна     10,3     1,9     875     27,7
    Овсяная мука из целого зерна     10,9     3,3     775     30,2
    Овсяная мучка     9,7     3,0     800     25,2
    Овсяная лузга     -     -     666     22,7
    Отруби  ржаные     10,2     5,7     800     52,9
    Сено  луговое     9,0     11,0     975     17,6
    Элеваторная пыль (зерно ржи — фракция около 800 мкм)     5,5     10,5     800     227,0
 
    Гигиеническое нормирование производственного микроклимата осуществляется в пределах рабочей  зоны для двух периодов года — теплого, холодного и переходных условий. Устанавливаются оптимальные и  допустимые нормы температуры, относительной  влажности и скорости движения воздуха. Метеорологические условия в  пределах оптимальных норм или один из входящих в них параметров воздуха  допускается принимать вместо допустимых параметров, если это экономически обоснованно. В то же время, если по технологическим требованиям необходимо поддержание отличных от допустимых, например более низких, температур в помещениях зернохранилищ, предусматриваются  специальные мероприятия, в данном случае — помещения для обогрева рабочих.
    Требуемые параметры воздушной среды на постоянных и непостоянных рабочих  местах производственных помещений  устанавливаются в зависимости  от категории тяжести работ. Большинство  работ на предприятиях отрасли относится  к категориям IIа и IIб. К категории I относится труд служащих, операторов, диспетчеров; к категории III — труд грузчиков, рабочих зерносушилок. Подробное разделение производственных процессов по категориям тяжести выполняемых работ и технологические требования к параметрам микроклимата производственных помещений предусматриваются отраслевыми нормативами.
    Наряду  с гигиеническими требованиями к  воздушной среде производственных помещений предъявляются жесткие  технологические требования, обусловленные  техникой безопасности и профилактикой  пожаров и взрывов. Соблюдение ПДК, НКПРП, гигиенических требований, наряду с прочими мероприятиями, гарантирует  пожаро-взрывобезопасность производства.
    Напротив, их несоблюдение, например значительное превышение температур воздуха, приводит к снижению относительной влажности  и, соответственно, к снижению значений НКПРП пыли. 
 

    1.3. Организация воздухообмена  в производственных  помещениях
    Требуемые параметры воздушной среды в  производственных помещениях поддерживаются в заданных пределах при помощи рациональной организации общеобменной и местной вентиляции. На ряде предприятий отрасли вентиляция выполняет также и технологические функции: очистку сырья, сепарирование продуктов размола, сушку и охлаждение продукта. Значительную роль вентиляция играет в профилактике пожаров и взрывов и снижении концентрации паров, газов и пыли до безопасных пределов. 

    1.4. Общеобменная вентиляция
    Назначение  общеобменной вентиляции — ассимиляция вредностей во всем объеме помещения, что обусловливает целесообразность ее использования при борьбе с рассредоточенными вредностями, относительно равномерно распределенными по цеху. На предприятиях зернопереработки такими вредностями являются избыточная теплота, а в некоторых случаях влаго- и газовыделения. Ввиду ограничений на применение систем приборного отопления в пыльных производственных помещениях общеобменная приточная вентиляция может выполнять также функции воздушного отопления помещений.
    Определение воздухообмена производится по известной  методике, при этом необходимо учитывать  объемы воздуха, удаляемого системами  местной вытяжной вентиляции, и компенсировать их притоком, подогретым в зимний период. Следует соблюдать баланс объемов  удаляемого и приточного воздуха, так  как в противном случае при  значительном превышении объемов удаляемого аспирационными системами воздуха  над притоком, которое часто имеет  место в цехах со значительными  пылевыделениями, уже не только в  укрытиях технологического оборудования, но и в самих производственных помещениях создается разрежение, достигающее  в некоторых случаях 150 Па. Нестационарность технологических процессов в таких условиях способствует выбиванию вредностей через неплотности оборудования, так как аспирационные системы, рассчитанные на нормативные условия, создают в укрытиях выделяющего вредности оборудования разрежение меньшее, чем в самом помещении.
    Тепло- и влаговыделения в производственных помещениях определяются либо по известным формулам, либо по отраслевым нормативам. Схемы организации воздухообмена разрабатываются с учетом технологии производства и видов выделяющихся вредностей таким образом, чтобы предотвратить образование застойных зон, в которых могла бы накапливаться пыль до взрывоопасных концентраций. 

    1.5. Очистка воздуха  от пыли
    На  предприятиях отрасли для переработки 1 т зерна перемещается до           25 тыс. м3 пылевоздушной смеси. После отделения продукта отработавший воздух со значительным содержанием пыли попадает в атмосферу, загрязняя приземный слой промплощадки и прилегающей территории. Радиус загрязнения определяется высотой выбросов, их мощностью, планировкой промплощадки и т. д. Валовый выброс органической пыли на предприятиях отрасли достигает 100т в сутки. Помимо экологического ущерба низкая эффективность очистки воздуха наносит экономический урон в связи с потерями ценной пищевой продукции.
    Немаловажную  долю в общее загрязнение атмосферы  наряду с технологическими выбросами  вносят выбросы аспирационных систем.
 


    Таблица 4
    Начальное содержание пыли перед  очистными устройствами и рекомендуемые  схемы очистки
Производственные  помещения Место отсоса пыли Пыль Начальное содержание пыли перед очистными устройствами, мг/м3 Схема очистки  перед выбросом в атмосферу
Силосные  склады зерна Силосы, транспортеры, триеры, сепараторы, нории, пневмотранспорт Зерновая 600-650 Батарейные  циклоны 4БЦШ
Отделения подработки ячменя и солода Сепараторы, триеры, росткоотбивные и полировочные машины, бункера, пневмотранспорт   650-700 То же
Цехи  бестарного хранения муки, просеивательные и дозировочные отделения Автовесы, силосы, просеиватели, шнеки, нории Мучная     1600-1800 Фильтр рукавный матерчатый
 
    Пример  использования высокоэффективных  циклонных аппаратов, предназначенных  для улавливания органических пылей, представляет схема доочистки воздуха в системе пневмотранспорта, представленная на рисунке 1. Испытания установки показали ее высокую эффективность и надежность, что позволило сократить выбросы пыли шрота на 23,4 т в год. 

    
    Рис. 1. Схема доочистки воздуха в  системе пневмотранспорта шрота  с установкой циклонов конструкции  РГСУ.
    Для подбора пылеулавливающего оборудования важны сведения о начальном содержании пыли перед очистными устройствами.
    В таблице 3 приводятся данные по отдельным  предприятиям. Широкая номенклатура применяемого технологического оборудования, конкретные особенности производства и улавливаемых пылей делают желательным уточнение усредненных данных по результатам натурных исследований. 

    Глава 2. Измерение концентрации пыли
    2.1. Общая классификация методов измерения концентрации пыли
    Методы  измерения концентрации пыли делятся  на две группы:
    - основанные на предварительном  осаждении частиц пыли и исследовании  осадка;
    -  без предварительного осаждения.
    Преимущества  методов первой группы: возможность  измерения массовой концентрации пыли.
    Недостатки  методов первой группы:
    - циклический характер осаждения;
    - большая трудоемкость;
     - низкая чувствительность.
    Преимущества  методов второй группы:
    - отсутствие необходимости использовать  пробоотборное устройство;
    - непрерывность измерений;
    - высокая чувствительность;
    - возможность полной автоматизации  процесса.
    Недостатки  методов второй группы:
    - влияние на результат свойств  пыли;
    - влияние на результат внешних  факторов: температуры, влажности  среды и т.д.
    Применительно к непрерывному промышленному контролю наиболее приемлем второй метод, так  как это позволяет организовать автоматическое регулирование режимов  работы оборудования, установить сигнализацию об увеличении концентрации пыли выше допустимой.
    Методы  измерения концентрации пыли с помощью  предварительного осаждения  пыли. Существуют следующие методы измерения концентрации пыли:
    - весовой метод;
    - денситометрический метод;
    - радиоизотопный метод;
    - метод, основанный на улавливании  пыли водой;
    - метод механических вибраций;
    - метод, основанный на измерении  перепада давления.
    Методы  измерения концентрации пыли без предварительного осаждения. Эти методы не требуют предварительного осаждения пыли и являются в основном бесконтактными. Определение в них концентрации пыли идет с помощью измерения оптических, электрических или других косвенных параметров пылегазовой смеси. К ним относят следующие методы:
    - абсорбционный метод;
    - метод интегрального светорассеивания;
    - метод лазерного зондирования (лидарный метод);
    - индукционный метод;
    - контактно-электрический метод;
    - емкостный метод;
    - пьезоэлектрический метод.
 

 

    2.2. Аналитический обзор емкостного датчика
    Емкостным датчиком называют преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления.
    Емкocтный дaтчик, измерительный преобразователь неэлектрических величин (уровня жидкости, механические усилия, давления, влажности и др.) в значения электрической ёмкости. Конструктивно емкостный датчик представляет собой конденсатор электрический плоскопараллельный или цилиндрический. Различают емкостные датчики, действие которых основано на изменении зазора между пластинами или площади их взаимного перекрытия, деформации диэлектрика, изменении его положения, состава или диэлектрической проницаемости. Наиболее часто емкостные датчики применяют для измерений меняющихся давления или уровня, точных измерений механических перемещений и т. п.
Устройство  и принципы работы емкостного датчика

Рис. 1. Устройство емкостного датчика
          Емкocтный бecконтакный датчик функционирует следующим образом:
    Генератор обеспечивает электрическое поле взаимодействия с объектом.
    Демодулятор преобразует изменение амплитуды высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения.
    Триггер обеспечивает необходимую крутизну фронта сигнала переключения и значение гистерезиса.
    Усилитель увеличивает выходной сигнал до необходимого значения.
    Светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает работоспособности, оперативность настройки.
    Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.
    Корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воздействий. Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями.
    Активная  поверхность емкостного бесконтактного датчика образована двумя металлическими электродами, которые можно представить как обкладки "развернутого" конденсатора (см. рис. 1.). Электроды включены в цепь обратной связи высокочастотного автогенератора, настроенного таким образом, что при отсутствии объекта вблизи активной поверхности он не генерирует. При приближении к активной поверхности емкостного бесконтактного датчика объект попадает в электрическое поле и изменяет емкость обратной связи. Генератор начинает вырабатывать колебания, амплитуда которых возрастает по мере приближения объекта. Амплитуда оценивается последующей схемой обработки, формирующей выходной сигнал.
    Емкостные бесконтактные датчики срабатывают как от электропроводящих объектов, так и от диэлектриков. При воздействии объектов из электропроводящих материалов реальное расстояние срабатывания Sr максимально, а при воздействии объектов из диэлектрических материалов расстояние Sr уменьшается в зависимости от диэлектрической проницаемости материала Sr (см. график зависимости Sr от Er (Рис. 2.) и таблицу диэлектрической проницаемости материалов ). При работе с объектами из различных материалов, с разной диэлектрической проницаемостью, необходимо пользоваться графиком зависимости Sr от Er. Номинальное расстояние срабатывания (Sn) и гарантированный интервал воздействия (Sa), указанные в технических характеристиках выключателей, относятся к заземленному металлическому объекту воздействия (Sr=100%). Соотношение для определени реального расстояния срабатывания (Sr): 0,9 Sn < Sr < 1,1 Sn.

Рис. 2. Зависимость реального  расстояния срабатывания Sr от диэлектрической проницаемости материала объекта Er
Диэлектрическая проницаемость некоторых  материалов: Материал - Er
Аммиак........................................16 
Аралдит.......................................3,6 
Бакелит.......................................3,6 
Бензол.........................................2,3 
Бумага.........................................2,3 
Бумага промасленная............        4,0 
Вода.............................................80  
Винипласт................................... 4,0  
Воздух.........................................1,0  
Гетинакс......................................4,5  
Древесина..................................  2-7  
Компаунд кабельный..............       2,5  
Керосин.......................................2,2  
Мрамор........................................8,0  
Масло трансформаторное......        2,2  
Нефть..........................................2,2  
Оргстекло....................................3,2  
Полиамид.................................... 5,0  
Парафин......................................2,2  
Кварцевое стекло......................   3,7 
Кварцевый песок.......................   4,5
Поливинилхлорид....................  .  2,9  
Полипропилен..........................  .2,3 
Полистирол................................ 3,0  
Полиэтилен................................ 2,3  
Резина мягкая...........................  2,5  
Резина силиконовая................    2,8  
Слюда.........................................6,0  
Скипидар....................................2,2 
Спирт этиловый.......................  .25,8  
Стеклотекстолит......................   .5,5  
Стекло.......................................5,0  
Тальк..........................................1,6  
Текстолит....................................7,5  
Фторопласт (Тефлон).............     .2,0  
Фарфор......................................4,4  
Целлулоид..................................3,0  
Цемент.......................................2,0  
Эбонит.......................................4,0  
Электрокартон......................... .4,0  
Толуол........................................2,4  
Фанера.......................................4,0
 
 
    Области применения емкостных  датчиков
    Возможные области применения емкостных датчиков чрезвычайно разнообразны. Они используются в системах регулирования и управления производственными процессами почти  во всех отраслях промышленности. Емкостные  датчики применяются для контроля заполнения резервуаров жидким, порошкообразным  или зернистым веществом, как  конечные выключатели на автоматизированных линиях, конвейерах, роботах, обрабатывающих центрах, станках, в системах сигнализации, для позиционирования различных  механизмов и т. д. В настоящее  время наиболее широкое распространение  получили датчики приближения (присутствия), которые помимо своей надежности, имеют широкий ряд преимуществ. Имея сравнительно низкую стоимость, датчики  приближения охватывают огромный спектр направленности по своему применению во всех отраслях промышленности.
    Типичными областями использования емкостных  датчиков этого типа являются:
    сигнализация заполнения емкостей из пластика или стекла;
    контроль уровня заполнения прозрачных упаковок;
    сигнализация обрыва обмоточного провода;
    регулирование натяжения ленты;
    поштучный счет любого вида и др.
    Емкостные датчики линейных и угловых перемещений являются наиболее распространенными приборами, широко используемыми в машиностроении и на транспорте, строительстве и энергетике, в различных измерительных комплексах. Сравнительно новыми приборами, доведенными до широкого промышленного применения в последние годы, стали малогабаритные емкостные инклинометры с электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика.
    В качестве основных можно считать  следующие области применения инклинометров:
    использование в системах горизонтирования платформ;
    определение величины прогибов и деформаций различного рода опор и балок;
    контроль углов наклона автомобильных и железных дорог при их строительстве, ремонте и эксплуатации;
    определение крена автомобилей, кораблей и подводных роботов, подъемников и кранов, экскаваторов, сельскохозяйственных машин;
    определение углового перемещения различного рода вращающихся объектов – валов, колес, механизмов редукторов как на стационарных, так и подвижных объектах.
    Датчики линейных перемещений
    Неэлектрические величины, подлежащие измерению и  контролю, весьма многочисленны и  разнообразны. Значительную их часть  составляют линейные и угловые перемещения. На основе конденсатора, у которого электрическое поле в рабочем  зазоре равномерно, могут быть созданы  конструкции емкостных датчиков перемещения двух основных типов: с  переменной площадью электродов; с  переменным зазором между электродами. Достаточно очевидно, что первые более  удобны для измерения больших  перемещений (единицы, десятки и  сотни миллиметров), а вторые –  для измерения малых и сверхмалых перемещений (доли миллиметра, микрометры и менее).
    Датчики угловых перемещений
    Емкостные измерительные преобразователи  угловых перемещений подобны  по принципу действия емкостным датчикам линейных перемещений, причем датчики  с переменной площадью также более  целесообразны в случае не слишком  малых диапазонов измерения (начиная  с единиц градусов), а емкостные  датчики с переменным угловым  зазором могут с успехом использоваться для измерения малых и сверхмалых угловых перемещений. Обычно для  угловых перемещений используют многосекционные преобразователи  с переменной площадью обкладок конденсатора. В таких датчиках один из электродов конденсатора крепится к валу объекта, и при вращении смещается относительно неподвижного, меняя площадь перекрытия пластин конденсатора. Это в свою очередь вызывает изменение емкости, что фиксируется измерительной схемой.
    Инклинометры
    Инклинометр (датчик крена) представляет собой дифференциальный емкостной преобразователь наклона, включающий в себя чувствительный элемент  в форме капсулы.
    
    Рис. 3. Устройство емкостного инклинометра
    Капсула состоит из подложки с двумя планарными электродами 1, покрытыми изолирующим  слоем, и герметично закрепленным на подложке корпусом 2. Внутренняя полость  корпуса частично заполнена проводящей жидкостью 3, которая является общим  электродом чувствительного элемента. Общий электрод образует с планарными электродами дифференциальный конденсатор. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального  конденсатора, которая линейно зависит  от положения корпуса в вертикальной плоскости.
    Инклинометр спроектирован так, что имеет  линейную зависимость выходного  сигнала от угла наклона в одной  – так называемой рабочей плоскости  и практически не изменяет показания  в другой (нерабочей) плоскости, при  этом его сигнал слабо зависит  от изменения температуры. Для определения  положения плоскости в пространстве используется два, расположенных под  углом 90° друг к другу инклинометра.
    Малогабаритные  инклинометры с электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона  датчика, являются сравнительно новыми приборами. Их высокая точность, миниатюрные  размеры, отсутствие подвижных механических узлов, простота крепления на объекте  и низкая стоимость делают целесообразным использовать их не только в качестве датчиков крена, но и заменять ими  угловые датчики, причем не только на стационарных, но и на подвижных  объектах.
    Емкостные датчики уровня находят применение в системах контроля, регулирования и управления производственными процессами в пищевой, фармацевтической, химической, нефтеперерабатывающей промышленности. Они эффективны при работе с жидкостями, сыпучими материалами, пульпой, вязкими веществами (проводящими и непроводящими), а также в условиях образования конденсата, запыленности.
    Емкостной преобразователь для измерения  уровня непроводящей жидкости представляет собой два параллельно соединенных  конденсатора.
    Датчики давления
    Одной из основных конструкций емкостного преобразователя давления является одностаторная, которая применяется для измерения абсолютного давления.
    Такой датчик состоит из металлической  ячейки, разделенной на две части  туго натянутой плоской металлической  диафрагмой, с одной стороны которой  расположен неподвижный изолированный  от корпуса электрод. Электрод с  диафрагмой образуют переменную емкость, которая включена в измерительную  схему. Когда давление по обеим сторонам диафрагмы одинаково, датчик сбалансирован. Изменение давления в одной из камер деформирует диафрагму  и изменяет емкость, что фиксируется  измерительной схемой.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.