Исторические этапы развития метрологии. Метрология



Скачать 493.35 Kb.
страница1/4
Дата02.05.2013
Размер493.35 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4

  1. Исторические этапы развития метрологии.

Метрология – наука об измерения, о методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В истории развития метрологии можно выделить 4 этапа:


Мвр=Мпр
-на 1м этапе количественная оценка величины сводилась к выражению больше или меньше, что давало представление об относительном представлении, об изучаемых величинах. На этом этапе отсутствует понятие единицы измерения, а, следовательно, не могло быть количественной оценки. Все применяемые в то время для оценки проявления величин технического устройства являлись прообразом современных средств измерения. Академик Петербургской Академии наук Георг Гейхман занимался изучением действия атмосферного электричества и создал первый прообраз измерительного устройства. Он доказал, что при воздействии измерительной величины возникает вращающий момент (Мвр.), т.е. чем больше измеряемая величина, тем больше вращающий момент. Ломоносов усовершенствовал конструкцию прибора Гейхмана и добавил элемент, создающий противодействующий момент для приведения условий фиксирования нити. условие измерения.-



-2ой этап метрологии относится и первая половина 19века, связан с попытками подвести метрологическую базу под измерение электрических величин. Под метрологической базой понимали наличие величин измерения, и их воспроизведение в материализованном виде в качестве мер с наивысшей точностью. На этом этапе во многих научных лабораториях мир при изучении действительного электрического тока были созданы разнообразные меры физических величин, которые применяются в качестве эталонов, в этих единицах производили измерения и оценивали их результат. Например, единицей измерения сопротивления в Германии соответствующего сопротивления столба ртути, высотой 1м и сечением 1мм2 при температуре 0 С, а во Франции сопротивление железной проволоки длиной 1км и диаметром 4мм при 0 С – Брэгге. На этом этапе большая заслуга принадлежит академику Якоби, который в 1848 году предложил использовать единую единицу измерения сопротивления – сопротивления медной проволоки длиной 7,62м – 25 англ. фунтов и весом 22,5г – 342 грана, навитой спиралью на катушку из изоляционного материала. Это способствовало систематизации и узакониванию единой ед. измерения для всего мира.

-3ий этап относится ко 2ой полов. 19 века, связан с установлением научно-обоснованных электрических и магнитных единиц измерения, а так же в выработке документации по созданию эталонов этих единиц, базируясь на работах Гаусса.
Британская ассоциация предложила использовать абсолют. Электростатические и электромагнитные системы под названием СГС, которые оказались неудобными для практического использования и в 1881г. в Париже на конгрессе по электричеству была официально принята система СГС и практическая система ед. измерения, созданная на её базе. В 1893 г (Чикаго) на втором международном конгрессе по электричеству были приняты определения по воспроизведению ед. сопротивления (Ом) и силы тока (А).

-4ый этап относится к периоду после окончания 2ой Мировой войны. В 1948 принято решение о переходе от международной эл. величины к абсолютным практическим, производным от системы СГС. Решениями 10 конференции по мерам и весам(1954) и 11ой конференции (1960) были принята новая практическая система единиц (м, кг, сек, ампер, кельвина, кандела) и 2е дополнительные (радиан, стереорадиан).

В 1969г была добавлена 7ая основная единица, которая ни имеет эталона – моль.
3.Состояние и особенности применения измерительной техники в горнометаллургической промышленности.

В силу специфических условий эксплуатации средств измерений в условиях горнометаллургической промышленности стандартные, имеющие нормальное исполнение средства измерения не могут быть использованы для задач контроля и измерения параметров, протекающих в технологических процессах. В первую очередь это вызвано малой заинтересованностью проектной организации и заводов изготовителей в выпуске средств измерения для горной и металлургической промышленности.

8. Уравнение измерения

Уравнение измерения – показывает сколько раз заданная единица измерения содержится в измеряемой величине. . Q=qU , где qчисловое значение измеряемой величины, принятой ед.измерения;Uед. измерения данной физич. величины.Qизмеряемая величина(результат измерения)
2.Исторические этапы развития измерительной техники.

1 этап – Довоенный. На этом этапе были построены первые приборостроительные заводы (Москва, Питер, Краснодар, Киев, Харьков). Были созданы первые стрелочные измерительные приборы с классом точности ±0,1%. Все функции снятия показаний, их обработки и хранения отводились человеку.

2 этап связан с созданием автоматизированных измерительных приборов (АИП) (С 19582г)

Причинами появления АИП было:

-необходимость проведения измерений в труднодоступных местах ( Космос, шельф океана);

-экстремальный характер протекающих процессов;

-дальнейший прогресс в науке и необходимость повышения производительности научных исследований.

АИП позволяет:

-исключать основные и относительные погрешности из результата измерений;

-вводить динамическую коррекцию на результат измерений;

-дальнейший прогресс в науке и необходимость повышения производительности научн. исследований.

3этап. Этап связан с созданием цифровых измерительных приборов (ЦИП) и информационных измерительных приборов (ИИП).

Причина создания ЦИП и ИИС:

-широкая автоматизация и механизация производственных процессов;

-повышение производительности;

-широкое применение при измерит средств вычислительной техники;

-необходимость полной автоматизации при проведении научных исследований;

-необходимость исследования сверхсложных быстропротекающих процессов;

-необходимость представлять результат в вероятностной форме с целью дальнейшего прогнозирования характера измерений измеряемой величины во времени.

ЦИПы позволяют:

  1. представить результат измерений в кодированном виде, что удобно для дальнейшей обработки на ЭВМ;

  2. полностью автоматизировать процесс проведения научного эксперимента и повысить производ. обработки его результатов;

  3. повысить помехозащищённость средств измерений;

  4. обеспечивают класс точности до 0,00001%;

  5. обеспечивают высокое быстродействие измерений;

  6. исключают составляющую погрешности и производят статистическую обработку результатов измерений.


4.Особенности эксплуатации средств измерения в горнометаллургической промышленности.

Условия эксплуатации средств измерения:

-высокая запылённость;

-наличие агрессивной окр. среды;

-наличие высокой концентрации метана и газов, угольной пыли;

-наличие вибраций, тряски, мех. ударов и повреждений при эксплуатации и транспортировании;

-наличие горючих материалов.

Средства измерения, применяемые в горнометаллургической промышленности, характеризуются:

-низкими метрологическими характеристиками (класс точности, чувствительность и др.);

-средства измерения должны учитывать при эксплуатации требования действующих правил безопасности;

-существующие средства измерения должны обеспечивать специальные конструктивные решения по обеспечению взрывозащищённости и искробезопасности и др.;

-как правило, в применяемых приборах задача измерения сводится к задаче контроля, а выходной сигнал имеет релейную функцию;

-как правило, все применяемые средства измерения не являются переносными, что значительно усложняет необходимость проведения экспресс контроля и измерения текущих параметров;

5. Перспективы использования измерительной техники в горнометаллургической промышленности.

1) Широкое использование вычислительной техники при создании информационных измерительных систем, дальнейшее повышение метрологических характеристик, использующих средств измерения.

2) Разработка и создание высоко эффективных и надёжных средств измерения для задачи автоматизации отдельных технологических процессов для повышения их производительности.

3) Создание унифицированных средств измерения.

4) Широкое использование средств измерения для задач прогнозирования состояния объекта управления, диагностирования режимов работы машин, установок и агрегатов.

5) Создание принципиально новых средств измерения на базе использования новейших достижений в области естественных наук.


6.Основные понятия и определения метрологии.

Единство измерений – применение в результатах измерений узаконенных единиц, а погрешность результата измерений определена с заданной вероятностью.

Точность измерений – качество измерений, отражающее фактическую близость результатов измерений истинному значению измеряемой величины.

Технологические измерения – это технические измерения режимных параметров, протекающих технологических процессов с использованием специальных методов и средств измерения.

Технические измерения – измерения физических величин с помощью методов и средств измерения, имеющих нормированные метрологические характеристики.

Контроль – отражение качественной стороны свойств объекта, при которых устанавливается соответствие между нормой и свойством.

Измерение – нахождение истинного значения физической величины опытным путём с использованием специальных технологических устройств, имеющих нормированные характеристики.

Уравнение измерения – показывает, сколько раз заданная единица измерения содержится в измеряемой величине. Q=qU , где qчисловое значение измеряемой величины, принятой ед.измерения; Uед. измерения данной физич. величины. Qизмеряемая величина(результат измерения)

Стандартизация – наука о методах и принципах установления эффективных норм и правил для: совместимости, унификации и рациональной организации общественного производства.

7.Отличия измерения от контроля.

При контроле проверяется нахождение физической величины в заданных пределах, а при измерении фиксированные текущие значения измеряемой величины во всём диапазоне её измерения, т.е. при контроле измерения не производятся.

3 принципиальных отличая измерения от контроля:

1) измерение носит познавательный характер;

2) измерение проводится путем физического эксперимента;

3) при измерении осуществляется сравнение полученных измерений информации с единицей измерения.

9.Понятие измерения. Классификация видов измерений.

Измерение – нахождение истинного значения физической величины опытным путём с использованием специальных технологических устройств, имеющих нормированные характеристики.

Существует 4 основных вида измерений:

1)Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных или с помощью технического средства измерения непосредственно отсчитывающего значение измеряемой величины по шкале. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=qU .

2)Косвенное измерение – измерение, при котором значение физической величины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подлежащими прямым измерениям. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=f(x1,x2,…,xn) , где x1 - xn – физические величины, полученные путём прямых измерений.

3)Совокупные измерения – производятся одновременно измерение нескольких одноименных величин, при котором искомое значение находят путём решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

4)Совместные измерения – производимые одновременно двух или нескольких неодноимённых физических величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Как правило, эти измерения проводятся путём клонирования эксперимента и составления таблицы матрицы рангов.
10. Прямые и косвенные измерения.

Измерение – нахождение истинного значения физической величины опытным путём с использованием специальных технологических устройств, имеющих нормированные характеристики.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных или с помощью технического средства измерения непосредственно отсчитывающего значение измеряемой величины по шкале. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=qU .

Косвенное измерение – измерение, при котором значение физической величины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подлежащими прямым измерениям. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=f(x1,x2,…,xn) , где x1 - xn – физические величины, полученные путём прямых измерений.
11.Совокупные и совместимые измерения.

Измерение – нахождение истинного значения физической величины опытным путём с использованием специальных технологических устройств, имеющих нормированные характеристики.

Совокупные измерения – производятся одновременно измерение нескольких одноименных величин, при котором искомое значение находят путём решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения – производимые одновременно двух или нескольких неодноимённых физических величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Как правило, эти измерения проводятся путём клонирования эксперимента и составления таблицы матрицы рангов.
12.Принцип и метод измерения. Классификация методов измерения.

Принцип измер –это совокупность физических явлений на которых основаны измер.

Метод измер-это совок примеров использования принципов и средств измерения.

Все методы иземр делят на – метод непосредственной оценки,при котором знач величины опред непосредственно по отсчетному устройству прибора при его действии;- метод сравнения с мерой, при котором измер вел сравнивается с вел задаванмой мерой.

МИ:

-метод непосредственной оценки: метод с отсчетом по шагам и методс отсчетом по шагам и нониусу;

- метод сравнения с мерой: нулевой метод(метод противопоставлений;метод замещения;метод совпадения);дифференциальный метод (метод противопоставлений;метод замещения;метод совпадения).

13.Метод непосредственной оценки и сравнения с мерой.

При МНО знач измер вел опред непосредственно по отсчетному устройству измер прибора прямого преобразования шкала кот заранее была проградуирована с пом многознач меры,воспроизв известные зная измер вел.В приборах прямого преобраз в процессе измер оператором производится сравнение положения указателя отсчетного устройства и шкалы,по кот производится отсчет(пример-измер силы тока с пом амперметра).МСМ -методы при кот произв сравнение измер вел и вел воспроизв мерой.Сравнение может быть непосредственным или опосредованным через другие вел,однозначно связ с первыми.Отличительной чертой методов сравнения явл участие в процессе измер меры известной величины,однородной с измеряемой.Группа МСМ включает:нулевой ,дифференциальный,замещения и метод совпадения.


14.Нулевой и дифференциальныу методы измерения.

При нулевом методе измер разность измер вел или разность эффектов,производимых измер и известной вел,сводится в процессе измер к нулю,что фиксируется высокочувстительным прибором – нуль-индикатором.При высокой точности мер,воспроизв изв вел,и высокой чувствит нуль-индикатора может быть достигнута высокая точность измер.

Примером явл измер сопрот резистора с пом мостовой измер схемы.

При диф методе разность измер вел и известной,воспроизв мерой,измер с пом измер прибора.Неизв вел опред ро изв вел и измер разности.В этом случае уровновешивание измер вел известной вел производится не полностью. Диф метод может обеспечить высокую точность если изв вел воспроизв с высок точн и разность между ней и неиз вел мала.Пример измер напряжения пост тока с помощью дискретного делителя и вольтметра.

15.Структурная схема процесса измерения.

ОИ-обьект измерения;СИ-средство измерения,имеет входную(измер вел)Х и вых вел Y.ВФВ-влияющая физ вел(давление,температура,влажностьи др).


17.Эталон.Классификация эталонов.

Эталон-СИ обеспеч воспроизв и хранение еденицы физ вел с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ,выполненное по особой спецификации и офиц утвержд в качестве эталона.

Первичный эталон- обеспч воспроизв еденицы измер с навысшей в стране точностью.

Вторичный эталон- эталон знач кот устанавливается по перв эталону.

Государств эталон- первич или специальный эт офиц утвержд в качестве исходного для страны.

Эталон свидетель- вторич эт, предназнач для поверки сохранности гос эталона иего замены в случае потери или утраты.

Эталон копия-пркдназнач для передачи размеров единиц рабочим эталонам(не всегда явл копией гос эталона).

Эталон сравнения-прим для сопоставления эталонов,кот по тем или иным причинам не могут быть сопоставлены.

Рабочий эталон-прим для передачи размера единицы образцовым СИ наивысшей точности или в отдельных случаях более точным СИ.

16.Понятие средства измерения.Классификация средств измерения.

Средство измерения –это техническое средство использующееся при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики(погрешность,чувствительность).Имеет входную(измеряемую) величину Х и выходную Y.

По функциональному назначению СИ делят на:меры,измер преобраз,измер приборы,измер информац системы и измерит установки.

Мера-СИ,предназнач для воспроизведения физ вел задан размера(однозначные и многозначные)

Измерит преобраз-СИ предназнач для выроботки сигнала измер инф в форме удобной для передачи обработки,преобразования,харнения,но не поддающейся непосредст восприятия наблюдателем(первичные и масштабные).

Измер приб-СИ, предназнач для выроботки сигнала измер инф в форме доступной для непосредст восприятия наблюдателем.(аналоговые,цифровые,регестрирующие,показывающиеидр.)

Измер инф сист-совок функционально объединенных измер,вычислит и др технсредств для получ измер инф,ее преобраз обработки с целью представления потребителю ввидедля осущ логических функций контроля.(измер вычисл комплексы)

Измер уст-совок функ и конструктивно бьед средств,предназнач для рациональной организации измер.

По выполняемым метролог функ СИ делят на:образцовые(предназначдля проверки их с пом др си),рабочие(исп для выполн всех измер,кроме поверки).

Эталон-СИ обеспеч воспроизв и хранение еденицы физ вел с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме СИ,выполненное по особой спецификации и офиц утвержд в качестве эталона.

Системы авт контроля- осуществ передачу инф и ее сравнение с номинальными параметрами определяя безаварийнуюработу установки,механизма,машины,обьекта автомат управ.

19.Мера измерения классификация мер измерения.

Мера-средство измерения,предназнач для воспроизв физ вел заданного размера.

Однозначная мера- предназнач для воспроизв физ вел одного размера.

Многозначная мера- предназнач для воспроизв ряда одноименных вел различного размера(измерит линейка с мм делениями).

Набор мер-специальный комплект мер рпименяемых не только в отдельности,но и в различных сочетаниях,сцелью воспроизв ряда одноим вел различного размера(набор гирь,линейка).

Мерой ЭДС явл нормально насыщенный гальванический элемент с точноизвестным знач ЭДС.

Класс точности составляет-0.0002%,что сооотв наиб отклонению вел ЭДС на 5мкВ в течении календарного года.

Мерой сопротивления явл актушки выполненные проволокой из манганина.Класс точности -0.0005%.

Мерой индуктивности явл намотанный на пластмассовый корпус тонкий медный изолированный провод.

Класс точности-до0.1%,но стандартные знач 0.01,0.02,0.05,0.1,0.5,1%.

Мера массы –гиря.Меры исполь чащечем эталоны.

21.Измерительный прибор.Классификация измерительных приборов.

Измерительный прибор-средство измерения предназначенное для обработки сигнала измер инф в форме доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Классификация:

- повел и роду тока:малые,большие,средние,постоянного,переменного и комбинированные.

-по назначению:показывающие,регулирующие,самопиш,сигнализир,интегрир.

-по виду вфх сигнала:непрерывный,дискрктный.

-по признаку преобразования измер вел:приборы прямого преобраз(измер вел возд непосред на подвижную часть);приборы сравнения с мерой.

-по прим физ явл:электромех,тепловые,электрохимич,электронные,электрокинетич.

18.Структурная схема передачи единицы физической величины с помощью эталонов.


20. Измерительный преобразователь.Классификация измерительных преобразоателей.

ИП-служ для выработки сигнала измер инф для дальнейшей обработки,преобразования и хранения,но эта инвне поддается непосредственному восприятия наблюдателем.

Датчик-конструктивная совокупность одного или нескольких преобраз и устр сопряжения,корректир и др сопуиствующих элементов,распол непосред вместе измер и удаленных от места отображения инф на какое-либо расстояние.

ИП классифицируются:

-по месту в измер схеме:а)первичный-формируется измер сигналпропорц измер вел.Он содер чувствит элемент;б)прмежуточный-служ для согласованияпервичного с послед средством измер;в)вторичный-служит для преобраз вых сигнала первичного преобраз по вел и форме удобной для дальнейшего использ в САУ или воприятия наблюдателем.

-по назначению:а)масштабный-для изменения измер вел в заданное число раз;б)корректирующий-для коррекц динамических характеристик средства измер;в)передающий-служит длядистанционной передачи сигналаизмер инф;г)нормирующий-нормир вел вых сигн измер инф до требуемых ГСП знач по току,напряжению,частоте.

-по принципу формирования вых сигнала:а)параметрические-вфх сигнал представ собой изменение какого-либо электр параметра измер схемы при воздействии измер вел(резестивный,индукт,емкост,взаимоиндукт)работают с исп источника ЭДС;б)генераторные-вых сигнал является изменением вых вел под воздейст измер вел(отсутствует иточ ЭДС-термопара)

По виду преобразуемой вел и виду вых сигнала:а)измер трансформатор,выпрямитель,усилители,шунты,добавочные резисторы,делители напряжения и тока,масштабные преобразователи;б)электрич вел в не электрич вел-измерит механизмы,амперметр;в) не электрич вел в электрич вел-датчик скорсти,термопара,тахогенераторный преобраз;г) не электрич вел в не электрич вел-спидометр,термометр,рычажные,измер преобраз,монометры,плунжерные преобразователи;д)магнитной вел в электрич-счетчик,индуктивные преобразователи.

22.Информационно-измерительные системы и системы автоматического контроля.

Инф-измер сист-это совокупность технич средств измерения связанных каналом связи и предусматривающие многократное исп этих каналов.По функц назнач ИИС различ:измерительные,автоматического контроля,системы технической диагностики.

К измер системам относят ИИС,в кот преобладает функция измерения,а функц обработки или хранения незначительны или отсутствуют.Ихделят на сист ближнего и дальнего дейстия-телеизмерительные сист(исп передачу сигналов измер инф по уплотненным каналам связи).

Системы авт контроля- осуществ передачу инф и ее сравнение с номинальными параметрами определяя безаварийнуюработу установки,механизма,машины,обьекта автомат управ.Их деля на сист в кот осущ непрерывный контроль параметра обьекта(содержит в кажд канале контроля сранивающее устройство и устройство индикации отклонений) и системы с дискрктным последовательным контролем этих параметров.Выпускаемые промышленностью САК обычно явл комбинированными,наиболее важные параметры контролируются непрерывно,а по остальным параметрам осуществляется дискретный последовательный контроль.

23. Погрешность измерения. Классификация погрешностей измерения.

Погрешность измерения– нахождение отклонения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины.

КЛАССИФИКАЦИЯ:

1. По способу выражения: абсолютные, приведенные и относительные

2. По источнику возникновения: методические и инструментальные.

3. По условиям и причинам возникновения: основные и дополнительные

4. По характеру изменения: систематические и случайные.

5. По зависимости от входной измеряемой величины: аддитивные и мультипликативные

6. По зависимости от инерционности: статические и динамические.

24. Систематическая и случайная погрешности.

Сист. погр. – составляющая погрешности, остающаяся постоянной или закономерно-изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Причины: неисправность измерит механизма; несовершенство метода измерения; неправильная установка средства измерения. Способы устранения: термостабилизация; термоизоляция; экранирование. Сист. погр. бывают: постоянные, прогрессирующие, периодические или изменяющиеся по сложному закону. Разновидностями сист. погр. явл.: инструментальная, методическая, субъективная.

Случ. погр. – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Причины: одновременное воздействие многих случайных факторов на результат измерения. Случ. погр. может быть оценена и частично снижена методами мат. статистики и теор. вер., использующимися при обработке результатов прямых и косвенных измерений.

25. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.

Абсолютная погреш­ность — это разность между измеренным и дейст­вительным значениями измеряемой величины:

(1)

где Аизм, А - измеряемое и действительное значения; ΔА - абсолютная погрешность.

Абсолютную погрешность выражают в единицах измеряемой величины. Абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком, называют поправкой.

Относительная погрешность р равна отношению абсолютной погрешности ΔА к действительному значению измеряемой величины и выражается в про­центах:

(2)

Приведенная погрешность измерительного прибо­ра - это отношение абсолютной погрешности к но­минальному значению. Номинальное значение для прибора с односторонней шкалой равно верхнему пределу измерения, для прибора с двусторонней шкалой (с нулем посередине) — арифметической сум­ме верхних пределов измерения:




26.Методическая, инструментальная и субъективная погрешности.

Инструментальная погрешность – обусловлена особенностями средства измерения, и с точностью градуировки шкалы, а также с улсловиями эксплуатации средства измерения. Инстр. погр. указана в паспорте на средство измерения и может быть выраженя в числовом значении. Методическая погрешность- обусловлена несовершенством применяемого метода измерения, и с точностью фукнкц. и математ. зависимостей, описывающих метод измерения, а также влияние параметров средств измерения на результат измерения.

Графики и формулы:

субъективная погрешность – обусловлена несовершенством органов зрения человека, производящего измерение (косоглазие). Для устранения этой погрешности средство измерения снабжается дополнительными зеркальными шкалами.

27. Аддитивная и мультипликативная погрешности.

Аддитивная погрешность – составляющая погрешности, которая при всех значениях входной измер. вел-ны Х приводит к изменению значения выходной вел-ны У на одну и туже вел-ну, большую или меньшую от номинального зн-ия. Мультипликативная погрешность- составляющая погр-сти, пропорционально изменяющаяся по мере изменения измер. вел-ны Х во всем диапазоне ее значений.

Графики:

28. Основная и дополнительная погрешности.

Основная погрешность – имеет место и характеризуется нормальными условиями эксплуатации средства измерения (нормал. давление, температура, влажность, напряжение номинал.)

Дополнительная погрешность – имеет местов условиях эксплуатации, отличающихся от нормального по температуре, влажности, давлении т..д.
29. Условные обозначения, принятые в измерительной технике и системах автоматики.

На каждый прибор наносят условные обозначения. Номенклатура,изображение и месторасположения их на приборе устанавливаются соответствующими нормативными документами. Как правило, на шкалах измерительных приборов приводятся основные условные обозначения, поясняющие:

единицу измеряемой величины;

диапазон измерений (верхний и нижний предел измеряемой величины);

класс точности;

разновидность электроизмерительной системы;

тип прибора (например М2205);

условия размещения прибора при измерениях;

величина напряжения, которым испытана изоляция прибора;

заводской номер и год выпуска;

условные обозначения, поясняющие род тока.

Дополнительные условные обозначения:

типы преобразователей, с которыми может эксплуатироваться данный прибор;

защита от внешних полей (электромагнитного и электростатического поля);

условные обозначения, характеризующие конструктивные особенности прибора;

дополнительные инструкции по эксплуатации.

30. Магнитоэлектрическая измерительная система.

1).Магнитоэлектрический измерительный прибор

Конструкция: постоянный магнит, рамка с током.

Принцип действия: магнитное поле постоянного магнита взаимодействует с катушкой, при протекании тока рамка стремится повернуться перпендикулярно к линиям магнитного поля, создается механический момент, который измеряется с помощью пружинных крутильных весов.

Достоинства:высокая точность на постоянном токе; равномерная шкала; внешнее магнитное поле оказывает малое влияние (сильное внутреннее МП); высокая чувствительность прибора;

легко компенсируется температурная погрешность.

Недостатки:плохо переносит перегрузки; сложность конструкции, дороговизна; работа только в цепях постоянного тока.

Уравнениепреобразования:, где

 – угол поворота стрелки,

B – магнитная индукция,

 – количество витков,

W–удельный момент сопротивления,

I – ток в рамке.

Область применения: амперметры, вольтметры,гальванометры,омметры

.Магнитоэлектрический логометр

Конструкция: постоянный магнит,2подвижныерамки, сцепленные между собой.

Принцип действия: катушки взаимодействуют с неравномерным полем постоянного магнита, возникающий в результате механические моменты катушек направлены встречно, подвижная система катушек поворачивается, пока не наступает равновесие, т. о. угол поворота стрелки, закрепленной на оси катушек, является функцией 2-х катушек.

Достоинства, недостатки: аналогично 1).

Уравнениепреобразования:

31.Электромагнитная измерительная система.

Конструкция:неподвижный электромагнит, подвижный сердечник.

Принципдействия:по измерительной катушке пропускают ток, который создает МП, на подвижной системе закреплен стальной сердечник, взаимодействие которого с МП создает механический момент, измеряемый с помощью крутильных весов.

Достоинства: невысокая стоимость;

высокая надежность;высокая перегрузочная способность;простота конструкции.

Недостатки:нелинейная шкала;

влияние внешнего МП;

сравнительно невысокая точность;

низкая чувствительность.

Уравнение преобразования:

, где

 – угол поворота стрелки,

L – индуктивность катушки,

W–удельный момент сопротивления,

I – ток в рамке.

Область применения: щитовые амперметры, вольтметры на постоянном и переменном токе для частоты до 2-х кГц.

Электромагнитный логометр

Конструкция:2 неподвижные катушки, 2подвижныхсердечника.

Принцип действия: моменты, возникающие в результате взаимодействия катушек со стальными сердечниками, направлены противоположно, указатель поворачивается под действием разности моментов, угол отклонения указателя зависит от токов катушек..

Уравнение преобразования:

Область применения: омметры, мегомметры.

32.Электростатическая измерительная система

Конструкция:подвижная и неподвижная пластины.

Принцип действия: в случае подачи напряжения меняется либо площадь взаимного перекрытия пластин, либо расстояние между пластинами.

Достоинства:не вносит погрешность на постоянном токе;

нет влияния МП;без добавочного преобразователя измеряет напряжение в несколько сотен кВ.

Недостатки:только в качестве вольтметров;дороговизна;

чувствительность к внешним механическим воздействиям.

Уравнение преобразования:



Область применения: вольтметры, на частотах 20-30 кГц.

33. Электродинаическая измерительная система.

Конструкция:подвижная и неподвижная катушки.

Принцип действия: механический момент в системе катушек возникает в результате взаимодействия токов, протекающих в них, одна катушка закреплена неподвижно, вторая – на оси вместе с указателем, момент измеряется с помощью крутильных весов.

Достоинства:высокий класс точности (0,1%);возможность работы на частотах до 10-20 кГц.

Недостатки:нелинейная шкала;

сложность конструкции, дороговизна;

чувствительность к внешним механическим воздействиям;

воздействие внешнего МП;

высокая потребляемая мощность.

Уравнение преобразования:



Область применения: только на переменном токе, в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.

35.Выпрямительная измерительная система.

Приборы представляют собой соединение выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического измерительного механизма с отсчетным устройством. В выпрямительных преобразователях в настоящее время используют полупроводниковые диоды. Недостатком полупроводниковых диодов как выпрямительных преобразователей является нелинейность вольтамперной характеристики, нестабильность этой характеристики во времени и зависимость ее от температуры и частоты.

В выпрямительных приборах используют одно- или двухпериодные схемы выпрямления. При использовании схемы однополупериодного выпрямления через измерительный механизм проходит только одна полуволна переменного тока, а обратная – пропускается через диод и резистор. Цепь из диода и резистора используют для выравнивания обеих полуволн тока в общей цепи, а также для защиты от пробоя диода при обратной полуволне напряжения.

Выпускаемые в настоящее время выпрямительные приборы могут практически применяться только для измерения синусоидальных токов и напряжений из-за большого влияния формы кривой.

Выпрямительные приборы в большинстве случаев выполняют многопредельными и комбинированными. Этими приборами путем переключения элементов прибора с помощью переключателей можно измерять как постоянные, так и переменные токи и напряжения , а также измерять сопротивления по схеме омметра. Из-за нелинейности вольтамперных характеристик диодов при малых значений переменных токов шкала в начальной части неравномерная.

Основными достоинствами выпрямительных приборов - высокая чувствительность , малое потребление мощности от измеряемой цепи, возможность работы на повышенных частотах. Точность выпрямительных приборов сравнительно невысока - класс точности обычно 1,5;2,5.

34.Ферродинамичекая измерительная система.

В приборах, предназначенных для работы в условиях вибраций, тряски и ударов, находят применение ферродинамические измерительные механизмы, отличающиеся от рассмотренных электродинамических 'измерительных механизмов тем, что у них неподвижные катушки расположены на сердечнике из ферромагнитного материала. Это приводит к значительному увеличению вращающего момента и уменьшению влияния внешних магнитных полей. Однако наличие в измерительном механизме нелинейного элемента (магнитопровода) снижает точность приборов. В ферродинамических измерительных механизмах сердечники набираются из пластин, которые выполняются из электротехнических сталей или из пермаллоев. Для уменьшения погрешностей от вихревых токов пластины изолируются друг от друга. Из тех же соображений подвижные катушки выполняются бескаркасными. Для успокоения в большинстве случаев применяются магнитоиндукционные успокоители.

Вращающий момент ферродинамического измерительного механизма возникает в результате взаимодействия подвижной катушки с током и потока, создаваемого неподвижными катушками. Если магнитное поле в воздушном зазоре радиально, то для определения мгновенного значения вращающего момента Mt можно воспользоваться выражением (3.6). При этом будем иметь



где Bt мгновенное значение магнитной индукции в воздушном зазоре; s2, ω2, i2 — соответственно площадь, число витков и ток подвижной катушки.

Из-за своей инерции подвижная часть будет реагировать на среднее значение момента

(3.18)

где В и I2 — действующие значения соответственно индукции в воздушном зазоре и тока в подвижной катушке.

Если допустить, что при работе используется линейный участок кривой намагничивания материала сердечника, то можно написать


где k1 коэффициент, зависящий от выбора системы единиц и конструктивных параметров измерительного механизма.

Подставляя полученное для В значение в выражение (3.18) и пренебрегая углом потерь, т. е. считая, что получим


Если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для режима статического равновесия



откуда

(3.19)где k коэффициент, определяемый конструкцией измерительного механизма и выбором системы единиц.

Ферродинамические приборы используются чаще всего как стационарные, относительно малоточные приборы (классов точности 1,5 и 2,5) для измерений в цепях переменного тока с частотой 1-0 Гц — 1,5 кГц. Однако надо отметить, что применение пермаллоя для сердечников и высокая культура технологии производства позволили создать переносные ферродинамические приборы высокой точности (класса 0,5), предназначенные для измерений в цепях переменного и постоянного тока.

Все же применение ферродинамических приборов для измерений в цепях постоянного тока следует считать пока исключением, и поэтому в дальнейшем будем рассматривать их работу только в цепях переменного тока.

36.Порядок обработки результатов прямых измерений

ПОРЯДОК ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ С МНОГОКРАТНЫМИ НАБЛЮДЕНИЯМИ (ГОСТ 8.207-76)

1.Произвести наблюдения за изменением значения измеряемой величины в ходе проведения эксперимента.

2.В качестве результатов измерений принять среднее арифметическое Х результатов наблюдений Х1, Х2,... Хn, в которое предварительно введены поправки для исключения систематических погрешностей.

=

3.Вычислить случайные отклонения результатов наблюдений по формуле:

и занести результаты измерений в табл. 1

4. Оценить правильность вычисления случайных отклонений, проверяя, близко ли к нулю их алгебраическая сумма.

5. Определить оценку среднего квадратического отклонения результатов наблюдений

,

6. Так как распределение измеряемой величины считается нормальным, то анормальный результат исключает в соответствии с ГОСТ Т1. 002. Анормальный результат- результат наблюдения, резко отличающийся от групп результатов наблюдений, которые являются нормальными.

6.1. Для оценки принадлежности Хmin и Xmax к данной нормальной совокупности и принятия решения об исключении или оставлении Хmin(Xmax) в составе выборки найти отношение:

; .

    1. Результаты Хmin и Xmax сравнить с величиной β, взятой из табл.2. Если Xmax ≥ β, то результат наблюдений анормален и должен быть исключен, в противном случае его считают нормальным и не исключает из группы измеренных величин. Аналогично производится оценка Хmin.
  1   2   3   4

Похожие:

Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconМетрология в ее современном понимании наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Краткая история развития метрологии
Метрология отрасль науки, изучающая измерения. Слово «метрология» образовано из двух греческих слов: «метрон» — мера и «логос» —...
Исторические этапы развития метрологии. Метрология icon1. метрология краткие сведения из истории развития науки об измерениях (метрологии) в стране и за рубежом в переводе с древнегреческого слово «метрология»
Краткие сведения из истории развития науки об измерениях (метрологии) в стране и за рубежом
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconОсновные термины, применяемые в метрологии. Метрология
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconМетрология Понятие и сущность метрологии
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности. Название этой науки произошло...
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconМетодическое пособие элементы общей метрологии
Учебное пособие предназначено для студентов вечернего отделения, изучающих курс «Метрология. Стандартизация. Сертификация». Пособие...
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconВасилий Моргун: «Метрология стимулирует развитие технологий»
О нынешнем состоянии дел в метрологии, ее перспективах и задачах, которые перед ней ставит сегодняшняя экономическая и политическая...
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconБилет 8-2 Исторические этапы развития славянской письменности. Деятельность греческих миссионеров Кирила и Мефодия. Славянское письмо
Исторические этапы развития славянской письменности. Деятельность греческих миссионеров Кирила и Мефодия
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconБилет №01 Краткая история развития вычислительной техники. Основные исторические этапы, выдающиеся ученые и изобретатели, поколения электронных вычислительных машин. Выберите правильный ответ
Краткая история развития вычислительной техники. Основные исторические этапы, выдающиеся ученые и изобретатели, поколения электронных...
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconКонспектлекци й по дисциплине «метрология, стандартизация и сертификация»
В метрологическое обеспечение в строительстве. Предмет и задачи метрологии
Исторические этапы развития метрологии. Метрология iconИсторические этапы развития перестрахования
Кельне было создано первое специализированное перестраховочное общество Cologne Re
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org