Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Тм

Назначение

Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Тм (далее по тексту - системы или ВОСК-Р/Тм) предназначены для одновременного измерения температуры и давления жидких и газообразных сред.

Описание

Принцип действия ВОСК Р/Тм основан на регистрации спектров отраженного от чувствительного элемента (узла преобразования) оптического излучения в различных спектральных диапазонах, отличающихся друг от друга восприимчивостью к температуре и давлению. Оптоэлектронный блок генерирует широкополосное излучение с максимумом спектральной мощности на длине волны 1550 нм, которое по оптическому кабелю доставляется к чувствительному элементу (узлу преобразования). Спектры отражённого сигнала зависят от давления и температуры среды, в которой размещён чувствительный элемент.

Структурная схема системы представлена на рисунке 1. В состав системы ВОСК-Р\Тм входит оптоэлектронный блок и чувствительный элемент (ЧЭ).

Рисунок 1 - Структурная схема системы ВОСК-Р/Тм

Оптоэлектронный блок ВОСК-Р/Тм представляет собой компьютер промышленного исполнения со встроенным специальным оборудованием (рисунок 2), включающим широкополосный источник зондирующего излучения, оптический циркулятор, спектральный фильтр, а также фотоприёмное устройство (ФПУ) с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Работу перечисленных устройств контролирует центральный процессор (ЦП), установленный на материнской плате. Результаты измерений записываются на твердотельный накопитель данных. Функцию связи со сторонними сетевыми устройствами осуществляет Ethernet-модуль, интегрированный на материнской плате оптоэлектронного блока.

Чувствительный элемент (узел преобразования) представляет собой участок оптического волокна с двумя сенсорными зонами, отличающимися друг от друга восприимчивостью к давлению и температуре.

В состав системы опционально входит автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, поддерживающее связь с оптоэлектронным блоком и прочими устройствами локальной сети предприятия, в пределах которого ВОСК-Р/Тм находит применение. АРМ оператора представляет собой персональный компьютер, на котором настроено подключение к оптоэлектронному блоку с целью удалённого управления и сбора результатов измерений.

Система имеет следующие дополнительные функции:

- сохранение результатов измерений в виде файлов на твердотельный накопитель данных;

- выполнение измерений по расписанию, настраиваемому пользователем;

- обеспечение сетевого (LAN) доступа к ВОСК-Р/Тм посредством интерфейса Ethernet.

На рисунке 3 изображена фотография системы в сборе с указанием места нанесения знака поверки.

Рисунок 3 - Внешний вид системы ВОСК-Р/Тм с указанием места нанесения знака поверки

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) системы предназначено для конфигурации и проведения измерений, а также реализации следующих функций: обработки данных, управления данными, диагностики неисправностей, техобслуживания, аутентификации и регистрации пользователя.

Метрологически значимым является только встроенное ПО, которое устанавливается на предприятии-изготовителе во время производственного цикла. ПО недоступно пользователю и не подлежит изменению на протяжении всего времени функционирования изделия, что соответствует уровню защиты «высокий» в соответствии с рекомендациями по метрологии Р 50.2.077-2014. Метрологические характеристики системы оценены с учетом влияния на них ПО.

Идентификационные данные ПО представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики

Диапазон измерений температуры, °С:............................................... от минус 60 до плюс 200

Пределы допускаемой абсолютной погрешности канала измерений температуры, °С: ±1

Диапазон измерений избыточного давления, МПа:..............от 0 до 2,5; от 0 до 6; от 0 до 10;

от 0 до 25; от 0 до 40; от 0 до 50; от 0 до 75

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности канала измерений избыточного давления, %:.................................................... ±0,2; ±0,5; ±1,0

Пределы допускаемой дополнительной погрешности канала измерений избыточного давления от изменения температуры окружающей среды от нормальных условий     (20±5) °С равны

основной погрешности.

Время единичного измерения, с:

Разрешение по температуре, °С:......................................................................................0,25; 0,5

Разрешение по давлению, МПа:................................................................0,001; 0,005; 0,05; 0,5

Длина кабеля, м:....................................................................................................от 100 до 10000

Время установления рабочего режима, минут, не более:

Время непрерывной работы, ч, не менее:

Напряжение питания, В:........................................................................................220±22 (50 Гц)

Максимальная потребляемая мощность, В •А:

Тип оптического волокна:.................. одномодовое (группа G.652 по классификации ITU-T)

Длина волны источника излучения, мкм:

Средняя мощность излучения, мВт:

Габаритные размеры:

- оптоэлектронного модуля системы (Ш*В*Г), мм:.....................................460^520x210;

- узла преобразования, мм:.......................................................................................030x500

Масса:

- оптоэлектронного модуля системы, кг:..........................................................................10;

- узла преобразования, кг:.................................................................................................... 4.

Рабочие условия эксплуатации системы:

- температура окружающей среды, °С:...................................................... от 0 до плюс 40;

- относительная влажность окружающего воздуха, %:.............................................. до 80.

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации (в правом верхнем углу) типографским способом или методом штемпелевания и на корпус оптоэлектронного блока системы при помощи наклейки.

Комплектность

В комплект поставки системы входят:

- Система в сборе - 1 шт. (типы используемых оптоволоконных кабелей - в соответствии с заказом);

- Руководство по эксплуатации - 1 экз.;

- Методика поверки - 1 экз.

По дополнительному заказу поставляются: АРМ оператора.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП 63284-16 «Системы контроля температуры и давления волоконно-оптические ВОСК-Р/Тм. Методика поверки», утверждённым ФГУП «ВНИИМС», 07.07.2015 г.

Основные средства поверки:

- термометр цифровой прецизионный DTI-1000, пределы допускаемой абсолютной погрешности в диапазоне от минус 50 до плюс 400 °C: ±0,03 °С;

- термометр сопротивления платиновый эталонный 3-го разряда типа ПТС-10М, диапазон измерений от минус 196 до 0,01 °С;

- многоканальный прецизионный измеритель температуры МИТ 8.10(М) с пределом допускаемой основной абсолютной погрешности измерения сопротивления ±('i0-5^R+5 i0-4), где R - измеряемое сопротивление, Ом;

- термостаты жидкостные прецизионные моделей ТПП-1.0, ТПП-1.1, ТПП-1.2 с общим диапазоном воспроизводимых температур от минус 60 до плюс 300 °С и нестабильностью поддержания заданной температуры ±(0,004... 0,02) °С;

- манометр грузопоршневой МП-60, диапазон измерений от 0,1 до 6 МПа, класс точности 0,005;

- манометр грузопоршневой МП-600, диапазон измерений от 1,25 до 60 МПа, класс точности 0,05;

- манометр грузопоршневой МП-2500, диапазон измерений от 5 до 250 МПа, класс точности 0,02.

Знак поверки наносится на корпус оптоэлектронного блока системы.

Сведения о методах измерений

ТУ 4276-003-83951862-13 Системы контроля температурного распределения волоконнооптические ВОСК-Р/Т. Технические условия.

ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.

ГОСТ 8.802-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа.

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.