Принцип действия системы основан на измерении первичными измерительными преобразователями (далее - ПИП) физических величин, преобразовании их в электрические сигналы, поступающие на вход аппаратуры сбора и преобразования сигналов в цифровой код для дальнейшей его передачи в промышленный компьютер, осуществляющий обработку, выдачу, хранение информации и ведение печатного протокола.

Система состоит из: пульта и стойки управления, блока датчиков давления и температуры, нормализаторов сигнала, преобразователей, источников питания и линий связи, датчика частоты вращения, датчика весоизмерительного тензорезисторного, расходомеров.

Конструктивно система включает в себя:

• - восьми местный крейт LTR (фирмы «L-Card») с измерительными модулями;

• - промышленный компьютер (далее - ПК);

• - клеммные панели; подсистема синхронизации;

• - нормализаторы сигналов;

• - сетевые коммутаторы; источники питания;

• - автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) в составе: ПК; видеомониторов; сетевых коммутаторов; принтера;

• - комплект ПИП.

Комплект ПИП содержит:

• - датчик весоизмерительный тензорезисторный Тензо-М С2Н-0,5-СЗ (рег. № 53636-13);

• - датчики давления тензорезистивные APZ 3420 (рег. № 62292-15);

• - датчик частоты вращения A5S (рег. № 69416-17);

• - датчики температуры ТСПТ (рег. № 75208-19);

• - датчики температуры ТСПТ (рег. № 57176-14);

• - датчики температуры КТХА (рег. № 75207-19);

• - датчики температуры КТХА (рег. № 57177-14);

• - расходомеры-счетчики массовые Rheonik RHM03 с измерительным преобразователем RHE16 (рег. № 79411-20);

- барометр рабочий сетевой БРС-1М-3 (рег. № 16006-97);

- преобразователь измерительный температуры и влажности ИПТВ (рег. № 16447-03);

- преобразователи расхода турбинные ТПР (рег. № 8326-04);

- шунт измерительный стационарный взаимозаменяемый 75ШСМ.М (рег. № 40474-09);

- преобразователь сигналов измерительный нормирующий НПСИ-МС1 (рег. № 72891-18);

- расходомер SCHMIDT SS 20.60 (рег. № 67349-17);

- расходомер-счетчик вихревой OPTISWIRL 4200 (рег. № 74011-19).

Функционально система состоит из измерительных каналов (далее - ИК):

- давления воздуха и рабочих жидкостей (масла, топлива);

- температуры воздуха и рабочих жидкостей с использованием термометров сопротивления;

- температуры воздуха и рабочих жидкостей с использованием термоэлектрических преобразователей (термопар);

- частоты вращения вала;

- расхода топлива и прокачки рабочих жидкостей (масла, хладагента);

- крутящего момента силы;

- окружающей среды;

- напряжения постоянного тока;

- силы постоянного тока;

- объемного расхода охлаждающего воздуха;

- расхода воздуха.

ИК давления воздуха и рабочих жидкостей (масла, топлива) содержит следующие элементы:

• - датчики давления тензорезистивные APZ 3420;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR11.

Принцип измерений давления основан на зависимости выходного электрического сигнала датчиков давления APZ 3420 от значений деформации чувствительного элемента датчика, вызванной воздействием измеряемого давления. Аналоговый сигнал в виде напряжения постоянного тока (0.. .10 В) с выхода датчиков давления преобразуется модулем измерительным LTR11 (аналогово-цифровой преобразователь, далее - АЦП) в цифровой код. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения давления по индивидуальной функции преобразования ИК.

ИК температуры воздуха и рабочих жидкостей с использованием термометров сопротивления содержит следующие элементы:

• - термопреобразователи сопротивления ТСПТ;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27R250.

Принцип измерения температуры основан на эффекте изменения электрического сопротивления проводника при изменении его температуры. Значение электрического сопротивления и его изменение зависят от материала проводника, являющегося чувствительным элементом термопреобразователя сопротивления. Сопротивление преобразуется в АЦП в цифровой код, поступающий в ПК.

ИК температуры воздуха и рабочих жидкостей с использованием термоэлектрических преобразователей (термопар) содержит следующие элементы:

• - термоэлектрические преобразователи КТХА;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27T.

Температура воздуха и рабочих жидкостей определяется как сумма разностей температур рабочего и холодного спаев термопреобразователя и температуры холодного спая.

Принцип измерения разностей температур с помощью термоэлектрического преобразователя основан на возникновении термо-ЭДС в месте соединения двух разнородных по составу проводников (явление Зеебека). Величина термо-ЭДС и её изменение зависят от материала термоэлектродов и является функцией разности температуры рабочего («горячего») спая термоэлектродов, являющегося чувствительным элементом термопары, и температуры их свободных («холодных») концов, соединяемых с вторичным измерительным устройством. При необходимости свободные концы термоэлектрического преобразователя удлиняются компенсационными проводами до места соединения с медными кабелями, в котором ограничено существенное температурное влияние объекта испытаний и иных объектов обстановки стенда. Напряжение термо-ЭДС преобразуется в АЦП в цифровой код, поступающий в ПК.

ИК частоты вращения вала содержит следующие элементы:

- датчик частоты вращения A5S;

- установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR51 с субмодулем измерительным H-51FL.

Принцип действия датчика основан на преобразовании частоты вращения зубчатого ферромагнитного колеса, закреплённого на валу изделия, в электрические импульсы прямоугольной формы. В основе преобразования частоты вращения заложен эффект Холла. Встроенный полупроводниковый чувствительный элемент преобразует изменения магнитного поля, возникающие при прохождении профиля зуба зубчатого колеса вблизи датчика, в вариации напряжения, а интегрированная электроника преобразует их в импульсы тока прямоугольной формы. Частота импульсов равна частоте следования профилей зубьев, а их амплитуда постоянна во всем рабочем диапазоне частот. Периодические импульсы преобразуются АЦП в цифровой код, поступающий в ПК, где и рассчитывается частота вращения вала.

ИК расхода топлива и прокачки рабочих жидкостей (масла, хладагента) содержит следующие элементы:

- расходомер-счетчик массовый серии RHM03 с измерительным преобразователем RHE16;

- преобразователи расхода турбинные ТПР;

- установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR51 с субмодулем измерительным H-51FL.

Принцип действия счетчиков-расходомеров массовых основан на использовании сил Кориолиса, действующих на поток жидкости, двигающейся через петлеобразные трубки, которые колеблются с постоянной частотой. Силы Кориолиса вызывают поперечные колебания противоположных сторон трубок и, как следствие, фазовые смещения их частотных характеристик, пропорциональные массовому расходу. Фазовые смещения фиксируются чувствительными элементами (катушками индуктивности) установленными в датчике массового расхода и обрабатываются измерительным преобразователем, который формирует частотноимпульсный сигнал с частотой, пропорциональной массовому расходу топлива. Частотноимпульсный сигнал преобразуется измерительным преобразователем RHE16 в цифровой код, который передается в компьютер верхнего уровня.

Принцип действия преобразователя расхода турбинного ТПР основывается на явлении приведения во вращение установленной навстречу движущемуся потоку турбинки. Магнитоиндуктивный генератор преобразует обороты турбинки в электрические сигналы измерительной информации, напряжение и частота которых пропорциональна измеряемому расходу жидкости.

Сигнал преобразуется модулем измерительным LTR51 с субмодулем измерительным H-51FL в цифровой код. Преобразованный в цифровой код с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения объемного расхода жидкости по индивидуальной функции преобразования ИК.

ИК крутящего момента силы содержит следующие элементы:

- датчик весоизмерительный тензорезисторный Тензо-М С2Н-0,5-СЗ;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR212-M2.

Принцип действия датчика весоизмерительного тензорезисторного основан на изменении электрического сопротивления тензорезисторов, соединенных в мостовую схему, при их деформации, возникающей в местах наклейки тензорезисторов к упругому элементу датчика, под действием прилагаемой нагрузки. Изменение электрического сопротивления вызывает разбаланс мостовой схемы и появление в диагонали моста электрического сигнала, изменяющегося пропорционально нагрузке и значению опорного напряжения питания.

Сигнал преобразуется модулем измерительным LTR212-M2 в цифровой код. Преобразованный в цифровой код с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения крутящего момента силы.

ИК окружающей среды:

• - барометр рабочий сетевой БРС-1М-3;

• - преобразователь измерительный температуры и влажности ИПТВ-206/М3-03;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20.

Принцип действия барометра рабочего сетевого основан на использовании вибрационно-частотного преобразователя абсолютного давления, выполненного на базе тонкостенного цилиндрического резонатора и датчика температуры, выполненного в виде термочувствительного кварцевого резонатора. Под действием измеряемого абсолютного давления изменяется выходная частота, формирующаяся вибрационно-частотным преобразователем и автогенераторной схемой «Агр», а под воздействием температуры окружающей среды изменяется выходная частота, формируемая датчиком температуры и автогенераторной схемой «АЛ». Выходные частоты, управляемые коммутатором, поступают на частотный преобразователь, где они преобразуются в цифровые коды. Далее цифровые коды поступают в контроллер, который по поступившим данным вычисляет значение измеренного давления и передает его на жидкокристаллический индикатор, а также через устройство вывода информации на электрический разъем RS-232, который передается в компьютер верхнего уровня.

Принцип работы преобразователя измерителя температуры и влажности основан на зависимости диэлектрической проницаемости влагочувствительного слоя чувствительного элемента относительной влажности от влажности окружающей среды и зависимости изменения сопротивления тонкопленочного термометра сопротивления от температуры окружающей среды.

Аналоговый сигнал в виде постоянного тока (4...20 мА) с выхода преобразователя измерителя температуры и влажности преобразуется модулем измерительным LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20 в цифровой код. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения температуры окружающей среды и относительной влажности.

ИК напряжения постоянного тока:

• - преобразователь сигнала измерительный нормирующий НПСИ-МС1;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20.

Принцип действия преобразователя сигнала, нормирующего основан на преобразовании входящего напряжения постоянного тока в аналоговый сигнал в виде постоянного тока (4...20 мА), который преобразуется модулем измерительным LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20 в цифровой код. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения напряжения постоянного тока.

ИК силы постоянного тока:

• - шунт измерительный стационарный взаимозаменяемый 75ШСМ.М;

- установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27T.

Принцип действия шунта измерительного стационарного взаимозаменяемого основан на преобразовании протекающего через шунт большого тока в падение напряжения на нем, который преобразуется установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27T в цифровой код. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения силы постоянного тока.

ИК объемного расхода охлаждающего воздуха:

• - расходомер SCHMIDT серии SS 20.60;

• - установка измерительная LTR-EU-8-1 в составе модуля измерительного LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20.

Принцип действия расходомеров основан на измерении мощности (силы тока), необходимой для поддержания постоянной разности температур между двумя платиновыми термометрами сопротивления, находящимися в потоке газа. Один термометр измеряет текущую температуру потока газа, второй термометр нагревается (с помощью постоянного тока) до существенно большей температуры. При обтекании потоком газа нагретого термометра он охлаждается, и электрическая мощность, необходимая для поддержания постоянной разности температур между двумя термометрами, является пропорциональной массовому расходу газа, которая преобразуется в унифицированный аналоговый сигнал в виде постоянного тока (4...20 мА) с выхода преобразователя измерителя температуры и влажности преобразуется модулем измерительным LTR27 с субмодулем измерительным H-27I20 в цифровой код. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением измеренного значения температуры окружающей среды и относительной влажности.

ИК расхода воздуха:

• - расходомер-счетчик вихревой OPTISWIRL 4200.

В измерительном канале первичного преобразователя расхода установлено тело обтекания. В результате взаимодействия потока и тела обтекания, за последним образуются вихри (дорожка Кармана). Частота следования вихрей дорожки Кармана пропорциональна скорости потока и, следовательно, расходу в трубопроводе. Возникновение вихрей приводит к соответствующим колебаниям давления измеряемой среды, которые воспринимает чувствительный элемент. Электрические сигналы с чувствительного элемента поступают в микропроцессорный преобразователь сигналов, который формирует выходные цифровой сигнал, пропорциональные расходу. Преобразованный в цифровой код сигнал с выхода АЦП регистрируется ПК с последующим вычислением расхода воздуха.

Маркировка наносится на этикетку, выполненную типографским способом, расположенную на лицевой стороне корпуса модуля сбора измерений, которая содержит сокращенное наименование изготовителя и его товарный знак, юридический адрес изготовителя, в том числе наименование страны изготовителя, наименование системы, обозначение технических условий, по которым изготавливаются и идентифицируются системы, заводской номер системы в цифровом формате, дату изготовления (число, месяц, год), знак, удостоверяющий соответствие системы установленным требованиям технических регламентов Таможенного союза и знак утверждения типа средства измерений.

Нанесение знака поверки на корпус составных частей системы не предусмотрено.

Общий вид системы модуля сбора измерений, место нанесения знака утверждения типа, заводского номера и места установки пломбы от несанкционированного доступа представлены на рисунке 1. Общий вид электрошкафа, измерительных приборов и помещения пультовой приведены на рисунках 2-4.

Рисунок 1 - Модуль сбора измерений, управления, автоматизации и регулирования. Общий вид

Рисунок 2 - Электрошкаф питания измерительной системы и стенда. Общий вид

Расходомеры топлива

Расходомер масла

Расходомер

Датчик силы и частоты вращения

Блок датчиков температуры

Термогигрометр

Барометр

Блок датчиков давления

Рисунок 3 - Измерительные приборы из состава измерительной системы

Рисунок 4 - Помещение пультовой, место оператора

Таблица 4 - Комплектность системы

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Основные технические характеристики