Connaissances de base en automatisation des instruments

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Concepts de base des instruments de mesure I. Mesure, erreur de mesure, mesure directe et mesure indirecte 1. Qu’est-ce qu’une erreur de mesure ? Réponse : La différence entre la valeur mesurée et la valeur réelle s’appelle l’erreur de mesure. 2. Qu’est-ce que la mesure directe et la mesure indirecte ? Réponse : La mesure directe consiste à comparer directement le paramètre à mesurer avec une unité de référence donnée. La mesure indirecte consiste à substituer les données mesurées directement dans une formule donnée pour calculer la valeur du paramètre à mesurer. 3. Qu’est-ce que la mesure ? Réponse : C’est le processus par lequel le signal du paramètre à mesurer est converti et transmis, puis comparé avec l’unité de mesure correspondante ; on appelle cela une mesure. II. Erreurs d’instrumentation, dérive, sensibilité et limite de sensibilité. 1. Qu’est-ce que l’erreur admissible d’un instrument, sa précision et son grade de précision ? Réponse : L’erreur admissible désigne la valeur maximale de l’erreur en pourcentage autorisée pour un instrument dans des conditions normales prescrites. La précision d’un instrument correspond à la valeur obtenue après suppression du pourcentage (%) de l’erreur admise. Le niveau de précision est une série de valeurs en pourcentage standard, définies de manière uniforme. 2. Qu’est-ce que la dérive d’un instrument ? Réponse : C’est la différence entre les mesures effectuées par le même instrument sur un paramètre, dans des sens opposés, lorsque les conditions extérieures restent constantes. 3. Qu’est-ce que la sensibilité et la limite de détection d’un instrument de mesure ? Réponse : La sensibilité est utilisée pour exprimer le degré de réactivité d’un instrument de mesure aux variations du paramètre mesuré. La sensibilité est exprimée par le rapport entre la variation de la valeur indiquée par l’instrument de mesure et la variation du paramètre mesuré qui provoque cette variation. La limite de sensibilité est la plus petite variation du paramètre mesuré qui provoque une variation visible de la valeur indiquée par l’instrument. 4. Qu’est-ce que l’erreur dynamique d’un système de mesure ? Réponse : C’est la différence entre la valeur indiquée par l’instrument et la valeur réelle du paramètre mesuré, lorsque celui-ci est en état de variation au sein du système de mesure. III. Pression, atmosphère de référence, atmosphère physique, pression relative, pression absolue. 1. Qu’est-ce que la pression ? Réponse : La pression est une force qui s’exerce perpendiculairement et uniformément sur une unité de surface. 2. Qu’est-ce que l’atmosphère d’ingénierie ? Réponse : L’atmosphère d’ingénierie est une unité couramment utilisée en industrie, correspondant à la pression exercée par 1 kg de force agissant verticalement et uniformément sur une surface de 1 centimètre carré, exprimée en kgf/cm². 3. Qu’est-ce que la pression atmosphérique physique ? Réponse : La pression atmosphérique physique est égale à la force exercée sur une surface par une colonne de mercure d’une hauteur de 760 mm, lorsque la densité du mercure est de 13,5951 grammes/m³ et que l’accélération de la gravité est de 980,665 centimètres/seconde². IV. Le rôle du transmetteur dans les systèmes de détection et de régulation automatiques est de convertir divers paramètres de procédé, tels que la pression, la différence de pression, la température, le débit, le niveau de liquide, la composition et autres grandeurs physiques, en signaux standardisés correspondants, avant de les transmettre à des indicateurs-registreurs, des calculateurs et des régulateurs, afin d’assurer l’indication, l’enregistrement et la régulation. Classés selon les paramètres mesurés, les transmetteurs comprennent principalement : des transmetteurs de différence de pression, des transmetteurs de pression, des transmetteurs de température, des transmetteurs de débit, etc. Composition : Il se compose généralement d’une partie de conversion d’entrée, d’un amplificateur et d’une partie de rétroaction. La partie de conversion d’entrée comprend des éléments sensibles dont la fonction est de détecter les paramètres à mesurer et de les convertir en une valeur analogique intermédiaire. Les grandeurs intermédiaires peuvent être des grandeurs physiques telles que la tension, le courant, le déplacement et la force. La partie de rétroaction convertit le signal de sortie du transmetteur en signal de rétroaction. L’amplificateur amplifie la différence entre la grandeur analogique intermédiaire et la grandeur de rétroaction, puis la convertit en signal de sortie standard. Principe de mesure et manipulation des instruments couramment utilisés 1. Principe de mesure et manipulation de la résistance thermique. Principe : Utilisation du principe de mesure de la température selon lequel, dans une certaine plage de températures, il existe une relation linéaire entre la valeur de la résistance d’un rhéostat et la température. Les résistances thermiques courantes sont : la résistance en platine, la résistance en cuivre, la résistance au manganèse et la résistance au carbone. Opération : Lors de la mesure du signal de résistance de transmission, la résistance thermique utilise un système à trois fils, ce qui permet de réduire les erreurs de mesure causées par la résistance des conducteurs pendant la transmission. Lors de la vérification de sa résistance, il faut faire attention aux deux fils qui sont communs. 2. Principe de mesure par thermocouple et manipulation. Principe : Lorsque deux métaux différents sont reliés entre eux aux deux extrémités, une différence de potentiel se crée entre les deux autres extrémités, et dans une certaine plage, cette différence de potentiel est en relation linéaire avec la température. Opération : Utilisation d’un système à deux fils ; lors du contrôle, sa résistance doit être très faible. 3. Principe de fonctionnement et manipulation du transmetteur de pression. Principe : composant de mesure de la déformation métallique en film mince. Opération : Lors du branchement, veillez aux pôles positif et négatif. Lors de l’utilisation, ouvrez lentement la vanne manuelle afin d’éviter tout choc instantané sur la boîte à membrane. Vérifiez également l’absence de fuites aux connexions des instruments, pour ne pas provoer d’erreurs de mesure. Lors du démontage, il faut d’abord fermer la vanne manuelle. Une fois que l’on est certain que la vanne est bien fermée, on débranche lentement le capteur en secouant celui-ci afin de laisser s’échapper les gaz restants. 4. Principe de fonctionnement du débitmètre de niveau à différence de pression. Principe : La membrane de la boîte de mesure remplie d’huile de silicium est reliée par deux broches de couplage ; la différence de pression génère, via une tige de commande, une force qui provoque la déformation de la tige torsadée. Cette tige torsadée est associée à des résistances de contrainte en film disposées en pont de Wheatstone afin de convertir la différence de pression en un signal de tension équilibré. L’amplificateur électronique convertit le signal de la chambre de mesure en un signal de sortie en courant continu 4–20 mA à deux fils et peut fournir un pont de Wheatstone. Opération : Lors du branchement, veillez aux pôles positif et négatif. Lors de l’utilisation, il faut d’abord ouvrir la vanne d’équilibrage du transmetteur, fermer les vannes manuelles des chambres haute et basse pression, ouvrir les vannes manuelles sur les lignes de mesure des chambres haute et basse pression, ouvrir lentement les vannes manuelles des chambres haute et basse pression, puis fermer la vanne d’équilibrage. Précautions à observer lors de l'utilisation d'instruments résistants aux explosions. 1. Vérifier si la boîtier du instrument porte le marquage EX, et si le marquage anti-explosion est conforme aux exigences relatives aux substances dangereuses sur le site. 2. Les transmetteurs intrinsèquement sûrs doivent être équipés d’une barrière de sécurité pour pouvoir être utilisés dans des environnements dangereux. 3. Le boîtier de l’instrument doit être correctement mis à la terre. 4. Dans des situations dangereuses, il faut d’abord couper l’électricité avant d’ouvrir le couvercle. 5. Les spécifications du câble d’alimentation des transmetteurs intrinsèquement sûrs sont définies par la barrière de sécurité certifiée conjointement.