Основные понятия об измерении

y=ax – основное уравнение измерения. y – измеряемая величина; a – числовое значение измеряемой величины; x – единица измерения.

Измерение – процесс получения опытным путем соотношения между измеряемой величиной и единицей измерения: прямые и косвенные.

Принцип измерения – совокупность физ.явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерения – совокупность приемов использования принципов и средств измерения.

Средства измерения – технические средства, имеющие нормированные метрологические характеристики: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи.

Мера – средство измерения, которое предназначено для воспроизведения физической величины заданного размера (гиря).

Измерительный прибор – средство измерения, которое предназначено для выработки сигнала измерительной информации в удобной для непосредственного восприятия форме.

Измерительный преобразователь – средство измерения, которое предназначено для выработки сигнала измерительной информации в удобной для последующей передачи этой информации форме.

Метрологические характеристики

Точность измерения – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины

Погрешность – отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины

Причины погрешности: 1. Несовершенство средств измерения 2. Непостоянство условий измерения 3. Субъективные ошибки наблюдателя

Абсолютная погрешность – разность между показанием прибора y_п и действительным значением измеряемой величины y: Δy= y_п – y

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к действительному значению физической величины: ε= Δy/y

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к нормирующему значению (разность между верхним и нижним пределами шкалы) δ= Δy/y_н

Основная погрешность

---

– погрешность при нормальных условиях (20 ⁰С, 1 атм)

Дополнительная погрешность – погрешность при изменении условий эксплуатации

Класс точности – обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими влияющими на точность свойствами средств измерения, значение которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения. Он равен приведенной погрешности.

Чувствительность – отношение изменения сигнала на выходе Δy к вызывающему его изменению измеряемой величины Δx на входе в прибор: S= Δy/Δx = dy/dx– производная

Порог чувствительности – наименьшее изменение измеряемой величины, способное вызвать перемещение указателя.

Вариация – отношение разницы между прямым и обратным ходами к нормирующему значению: V=(y_пр-y_обр)/y_н

Случайная погрешность – погрешность измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Определяется по теории вероятностей.

Систематическая погрешность – погрешность измерения, остающаяся постоянной (аддитивная составляющая) или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины (мультипликативная составляющая). Исключается поправкой.

Грубая погрешность – погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях.
Измерение температуры

Температура – физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Определяется средней кинетической энергией теплового движения молекул.

Жидкостные термометры (-200 – 650 ⁰С)

Принцип действия: использование различных коэффициентов теплового расширения термометрической жидкости и материала оболочки термометра

Конструкция: капилляр, термометрическое вещество, баллон

Достоинства: низкая стоимость, стабильность характеристик, высокая точность измерения

Недостатки: хрупкость, невозможна дистанционная передача информации

Манометрические термометры (-150 – 600 ⁰С)

Принцип действия

---

: изменение давления вещества в замкнутом объеме в зависимости t⁰

Конструкция: термобаллон (внутрь среды), металлический капилляр, деформационный элемент

В зависимости от рабочего в-ва в термобаллоне делятся на: газовые, конденсационные и жидкостные

Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость

Недостатки: невысокая точность измерения, ограниченная передача сигнала (до 50 м)

Термометры сопротивления (термопреобразователи) (-200 – 1100 ⁰С)

Принцип действия: зависимость сопротивления от температуры

Конструкция: термопреобразователь (медь, платина, полупроводники), соединительные линии, источник питания, вторичный прибор (уравновешанный и неуравновешанный мосты, цифровые омметры, потенциометр, логометр)

Платиновые термопреобразователи: R_t=R₀(1+At+Bt²) при t≥0 ⁰С. 3 класса точности: А, В, С

Градуировка (в зависимости от R₀): 1П, 5П, 10П, 50П, 100П, 500П

Медные термопреобразователи: R_t=R₀(1+αt) α=4,28∙10^-30С^-1. 2 класса точности: В, С

Градуировка (в зависимости от R₀): 10М, 50М, 100М

Полупроводниковые термопреобразователи: R_t=R₀e^{b(1/T - 1/T0)} Особенность: не отвечают требованию воспроизводимости (индивидуальная градуировка)

Достоинства: компактность, диапазон измерений, возможность передачи сигнала на расстояние, высокая точность

Недостатки: наличие источника питания

Термоэлектрические термометры (-200 – 2000 ⁰С)

Принцип действия: возникновение термоЭДС в спае разнородных металлов при их нагрева

Конструкция: термопара, специальные соединительные линии, вторичный прибор (магнитоэлектрический милливольтметр, неуравновешанный мост, аналоговые автоматические самопишущие потенциометры)

Достоинства: достаточно высокая точность и стабильность характеристик преобразователя, но несколько уступает по этим показателям термометрам сопротивления

Недостатки: необходимость стабилизации или автоматического введения поправки на t⁰ свободных концов, необходимость применения специальных термоэлектродных проводов для подключения термометров к вторичным приборам.

Пирометры (до 10000 ⁰С)

---

Принцип действия: измерение температуры тел по их тепловому излучению

Методы измерения:

1. Квазимонохромотический (яркостный) метод: зависимость спектральной энергетической яркости от t⁰ (высокая чувствительность, Т всегда меньше Т_д)

2. Метод полного излучения (радиационный): зависимость энергетической яркости от t⁰

(меньше чувствительность, чем у яркостного, но осуществляется проще, ненадеженый)

3. Метод спектрального отношения (цветовой): перераспределения спектральных энергетических яркостей внутри данного участка спектра

(при высоких температурах не обладает высокой чувствительностью, самый точный, сравниваются 2 спектральные энергетические яркости на 2 длинах волн в пределах видимого спектра красный – зеленый/синий)
Измерение давления

Жидкостные приборы: U-образные и чашечные.

Принцип действия: зависимость уровня жидкости от давления

Деформационные манометры – приборы давления с упругими чувствительными элементами (мембраны, мембранные коробки, сильфоны, трубчатые пружины)

Принцип действия: зависимость перемещения определенной точки от давления

Мембраны: плоские, выпуклые, гофрированные

Сильфоны– трубка с поперечной гофрировкой

Трубчатая пружина– чувствительный элемент в форме согнутой по кругу на 270⁰ трубки не круглого сечения

Грузопоршневые манометры (образцовый прибор)

Принцип действия: уравновешивание давления измеряемой среды на свободно перемещающийся поршень силой, создаваемой колиброванным грузом

Недостатки: трение поршня в цилиндре, что приводит к снижению чувствительности

Тензометрические (тензорезистивные) манометры

Принцип действия: тензорезистивный эффект: изменение электрического сопротивления упругого тела при его деформации

Достоинства: простота устройства, высокая точность, надежность и быстродействие, незначительные габариты и масса, большая виброустойчивость.

Емкостные приборы давления

Сенсор: 2 разделительные мембраны, через которые и через специальную жидкость давление передается сенсорной мембране

Измерение уровня жидкости

Волноводный уровнемер

Принцип действия: технология рефлектометрии: микроволновые радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, который погружается в воду; когда радиоимпульс достигает раздела сред происходит отражение микроволнового сигнала в обратном направлении.

---

Достоинства: радиоимпульсы почти не восприимчивы к составу среды, t⁰ и давлению среды, удобны для применения в узких баках

Недостатки: нижняя и верхняя зоны нечувствительности

Радарные уровнемеры

Принцип действия: принцип бесконтактного радиолокационного измерения на основе метода линейного частотно-моделированного излучения.

Буйковые уровнемеры

Преобразуют изменение выталкивающей силы во вращательное движение

Емкостные уровнемеры

Принцип действия: различие диэлектрической проницаемости водных растворов солей, щелочей, кислот от диэлектрической проницаемости воздуха

2 типа: для проводящих и для непроводящих сред

Акустические и ультразвуковые уровнемеры

В реализуется метод, основанный на использовании эффекта отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела 2 сред

Принцип действия акустических уровнемеров: метод локации уровня жидкости через газовую среду => плотность жидкости не влияет на распространение волн

Принцип действия ультразвуковых уровнемеров: метод, основанный на отражения ультразвуковых колебаний со стороны жидкости

Гидростатические уровнемеры

Измерение уровня в барабане котла (3 вида)

Измерение расхода

Расходомер – прибор, измеряющий расход, т.е. количество вещества, проходящее через данное сечение трубы за единицу времени.

Счетчик количества – прибор, измеряющий количество вещества, проходящее через данное сечение трубы за некоторый промежуток времени

Методы измерения расхода:

1. 
   Метод переменного перепада давления сужающего устройства
   

На местном сужение создается перепад давлений Δp, который зависит от расхода среды. Δp – мера расхода среды, измеряется в деформационных манометрах.

2. Метод измерения расхода опорной трубкой (расходомеры типа АННЮБАР)

Достоинства: низкая стоимость, простота установки, меньше потери давления

Недостатки: при Re<20000 имеет место понижение точности, не применяется для жидкостей с высокой вязкостью

3. Метод измерения электропроводных сред, основанный на законе электромагнитной индукции (электромагнитные расходомеры)

- электромагнитные расходомеры с постоянным магнитным полем

Достоинства: собственный источник питания, почти нет потерь давления, высокое быстродействие, помехозащищенность

---

Смотрите также файлы

• Решение Дт 50 Кт 51 120000 руб получены в кассу денежные средства с расчетного счета для выдачи зарплаты работникам.docx

• Математика 5сынып.docx

• Исходные данные вариант 7 приложение а.doc

• ысамерзімді жоспар Сабаты таырыбы Химиялы элементтерді периодты жйесіні рылымы.docx

• Перечень вопросов, применяемых в тестах отраслевой комиссии.docx