Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
23. Классификация измерений
Измерение – экспериментальное нахождение размера физ. величины с помощью спец-го технического средства (средства измерений).
Суть измерения: получение колич-ой информации о параметрах технол-го процесса, путем сравнения текущего значения пар-ра с некоторым его значением приятым за 1.
В основе каждого измер. лежит метод измерения. т.е. совокупность приемов использования, принципов и ср-в измерения.
Принцип измерения – совок. физ. явлений, на кот. основано измерение.
Единство измерений (ЕИ) – состояние измерений, при кот. рез-ты выражаются в узаконенных единицах, а погрешности рез-ов измерения известны и с заданной вероятностью не выходят за устан-ые пределы. ЕИ надо для того, чтоб м.б. сопоставлять рез-ты измерений выполненных разными измерит. устр-ми в разных местах и в разное вр.
Измерения бывают:
1. Статические, при кот. измеряемая величина остается постоянной во времени;
2. Динамические, при кот. измеряемая величина изменяется в процессе измерения.
По числу наблюдений:
- измерения с однократным наблюдением;
- измерения с многократным наблюдением.
Измерения с однократным наблюдением использ-ся, если систематические погрешности (от приборов) явл-ся определяющими и они намного больше случ-ых погрешностей. Примен-ся в системах автом-го контроля или в системах управления технологическими процессами; хар-ся высокими скоростями.
Измерения с многократным наблюдением применяют, если определяющей является случайная погрешность. Ипольз-ся в научных исследованиях. Отлич-ся высокой точностью, но большей продолжительностью. Погрешность оценивается статистически.
По способу получения результата:
- прямые – когда искомое значение физ. величины находят из опыта непосредственно (измер-ют массу весами);
- косвенные - когда искомое значение физ. величины находят на основании прямых измерений других физ. величин, функционально связанных с искомой величиной.
Y = f (Х1, Х2, Х3…ХN)
Например, измерение плотности однородного тела по его массе и объему или электрического сопротивления по падению напряжения и силы тока (по з-ну Ома).
Методы измерений:
1. М-д непосредственной оценки (отсчета) – м-д измерений, в кот. значение величины определяют непосредственно по отсчетному устр-ву измерительного прибора прямого д/ия (в кот сигнал измеренной инф-ции передается в 1-ом направлении с входа на выход). Пример: взвешивание груза на пружинных весах. Ср-ва измерения реализующие данный метод просты и дёшевы. М-д хар-ся быстротой, но точность измерений невысока.
2. М-д сравнения с мерой – когда измеряемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой мерой. При этом различают:
2.а) м-д противопоставления – измеряемая величина и величина воспр-мая мерой одновременно возд-ют на прибор сравнения, с пом. которого устанавливается соотношение между этими величинами. Если рез-ат сравнения доводится до нуля, то м-д наз. нулевым, иначе – диф-ным.
2.б) м-д замещения – измеряемую величину замещают известной величиной воспроизводимой меры. Эти величины действуют на устройства сравнения попеременно.
30. Термоэлектрические термометры. Принцип д/ия, конструкция, материалы. Характеристики. Измерение термо-ЭДС.
Термоэлектрические термометры (термопары) – пр-и д/ия основан на термоэлектрическом эффекте. Тетмоэл-кий преобразователь пред. собой цепь, состоящую из 2-ух соединенных м/ду собой разнородных проводников (термоэлектродов) А и В.
Места их соединения наз. спаями. Если температуры спаев t и t0 не равны, то в замкнутой цепи потечёт эл. ток. При размыкании такой цепи на ее концах м.б. измерена термоЭДС. Термоэлектрод, от кот. в спае с меньшей t ток будет идти к 2-ому термоэлектроду, считается «+» А, а 2-ой – «-» В.
Термо-ЭДС:
ЕАВ(t, tO) = eAB(t) - eAB(tO),
где eAB(t, tO) – контактные разности.
Спай, погруженный в объект измерения температуры, наз. рабочим или горячим, а спай вне объекта – свободным или холодным.
Статическая хар-ка термопары не м.б. получена аналитически, она устан-ся экспериментально.
Требования к материалам и электородам:
1. Однозначное и близкое к линейной зав-ти термо-ЭДС от Т;
2. Жаростойкость и мех. прочность для измерения высоких Т;
3. Хим. инертность;
4. Термоэлектрическая однородность материала проводника по длине; технологичность изготовления и дешевизна;
5. Стабильность и воспр-ть термоэлектрических св-в. Это позволяет создать станд-ные градуировки ХК.
Измерение термо-ЭДС.
Пр-п д/ия основан на уравновешивании (компенсации) неизвестной ЭДС известным падением напряжения, которое создается током от дополнительного источника.
Компенсационный м-д измерения ТЭДС наиб. точен из-за отсутствия тока в цепи в момент измерения. Для контроля постоянства рабочего тока IR предусмотрен дополнительный контур III - контур нормального элемента. Нормальный эл-т выдает образующую меру ЭДС, сохраняющую постоянное значение. При установке ключа в положение К проводят корректировку рабочего тока. Для этого с помощью реостата RP изменяют ток в контуре 1, пока стрелка индикатора не установится на 0. При этом:
Ен.э. = Rк . Iр,
где Ен.э. – ЭДС нормального эл-та.
Далее переключается ключ с положения I и перемешается движок реохорда до установления стрелки индикатора на 0.
ЕАВ(t, tO) = Ен.э. (Rp / Rк) (Lаб / Lас) = К lаб
Т.о. измерение ТЭДС сводится к измерению длины lаб участка реохорда, кот. проградуирована в 1-х напряжениях.
Такие потенциометры имеют класс точности от 0,005 до 0,02 и использ-ся в лаб. исследованиях.
1) Автоматические потенциометры – класс точности 0,2-0,5%. Они выиукаются в сист-х конструк-х модиф-ях, а некоторые модели имеют встроенные регуляторы.
2) Милливольтметры – измеряют ТЭДС термопары и благодаря современных усилителей удалось резко улучшить их точностные хар-ки.
Динамич. хар-ки контактных термометров.
При резком изменении измеряемой Т соотв-щее значение выходного сигнала термометра устан-ся не мгновенно, а лишь через некоторое время, в соответствие тепловой инерции термометра. Динамич. хар-ки зав. от конструкции термометра и условий его теплообмена с окр. средой.
1 – чувствительный элемент
2 – корпус термометра
3 – защитный чехол
Временная хар-ка термометра в 1-ом приближении описывается диф. ур-ем 1-го порядка, решение которого:
Y() = k (1 – e^ -- / Т),
где k – чувст-ость термометра; Т – постоянная времени прямо пропорциональная теплоёмкости С и массе m чувст-го элемента и обратно пропорц-на площади теплообмена F и коэф-ту теплоотдачи от измеряемой среды к термометру:
Т = (С m) / ()
Если коэф. теплоотдачи «МЕ / жидкость» выше, чем коэф. теплоотдачи «МЕ / воздух», то один и тот же концентрации термометр при измерении газов имеет повышенную в 6-8 раз инерционность, чем при измерении Т жидкости.
Защитный чехол 3 защищает от мех. повреждений , но ухудшает динамич. хар-ки. Это частично компенсируется заполнением маслом пр-ва м/ду корпусом термометра 2 и чехлом 3.
Динамическая хар-ка такого термометра описывается диф. ур-ем более высокого порядка.
Временные хар-ки термометра:
1 – апериодическое звено 1-го порядка
2 – апериодическое звено 2-го порядка
Чтоб получить динамическую хар-ку звена 2 аналитически упрощенно его замещают комбинацией 2-ух звеньев чистого запаздывания и апериодического звена 1-го порядка:
W(P) = (ke^ --p) / (T p + 1)