Xreferat.com » Рефераты по физике » Методы и средства измерений

Методы и средства измерений

Аннотация


Данная расчетная работа выполнена на 35 листах печатного текста формата А4, содержит 13 таблиц, 10 рисунков, 2 графика. В расчетной работе рассмотрены следующие темы:

– методы и средства измерения температуры;

– методы и средства измерения давления;

– методы и средства измерения расхода;

– методы и средства измерения влажности и состав вещества.


Содержание


Введение

Задание 1. Методы и средства измерений температуры

Задание 2. Методы и средства измерений давления

Задание 3. Методы и средства измерений расхода

Задание 4. Приборы для измерения состава, влажности и свойств вещества

Заключение

Библиографический список


Введение


В различные исторические периоды состояние мер и измерительной техники находилось в прямой зависимости от хозяйственной деятельности, религиозных и других факторов жизни общества.

В 1790 году Учредительным собранием Франции был поставлен вопрос о создании и узаконении единой и обязательной для всех контролируемой государственной системы мер. В 1799 году на хранение в архив Французской республики были переданы платиновые эталоны метра и килограмма. Вся совокупность метрических мер, созданных и узаконенных во Франции в конце XVIII века, легла в основу метрической системы мер, некоторые единицы вошли в качестве основных в Международную систему единиц (СИ).

Механика была первой из наук, где применялись единицы измерения. В прошлом существовало несколько вариантов систем единиц, но постепенно общепринятой стала система СГС (сантиметр, грамм, секунда). Затем была разработана система МКС (метр, килограмм, секунда).

В 1867 году в Париже был организован Международный комитет мер и весов, основная задача которого состояла в тщательном изучении метрических мер, сравнение их с другими мерами, выявлении и разработке возможностей использования их внутри каждой страны и для международных отношений.

Электроизмерительные приборы, имеющие более 250-летнюю историю, обязаны своим развитием работам А. Вольта, А. Ампера, М. Фарадея. Им принадлежит первенство в создании приборов прямого преобразования - гальванометров, амперметров, вольтметров и т.д.

История создания приборов уравновешивающего преобразования начинается с 1841 года, когда были предложены мостовой метод измерения (мост Уитстона) и компенсационный метод измерения постоянного напряжения (компенсатор Поггендорфа). Кроме того, в XIX веке найдены основные принципы неэлектрических величин в электрические: термоэлектрический эффект (Т. Зеетек, У. Томсон), пьезоэффект, тензоэффект (О. Д. Хвольсон).

Дальнейшему развитию электроизмерительных приборов способствовало изобретение электронной лампы: в 1904 году появился диод, а в 1910 году – триод и пентод. Сочетание усилителей и выпрямителей с магнитоэлектрическим измерительным механизмом позволило создать электронные вольтметры, частотомеры, фазометры. Изобретение электронно-лучевой трубки в 1911 году привело к созданию электронно-лучевого осциллографа, который стал универсальным электроизмерительным прибором. Развитие электроники привело к разработке автоматических компенсаторов и мостов. Таким образом, классическая электроизмерительная техника дополнилась приборами с автоматическим уравновешиванием и электронными измерительными приборами.


ЗАДАНИЕ 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ


1.1 Термопара, имеющая сопротивление Rвн, подключена к милливольтметру с внутренним сопротивлением Rv, измерения проводятся в диапазоне ДИ.

Требуется:

Изобразить схему подключения термопары к милливольтметру.

Определить диапазон изменения напряжения на выводах милливольтметра при температуре свободных концов термопары, если Т0 = 0 °С.

Определить систематическую погрешность, если Т0 = 20 °С.

Определить систематическую погрешность, если сопротивление подключаемых проводов будет по 5 Ом.


Решение


Исходные данные сводим в табл. 1.1.


Таблица 1.1

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение

1. Внутреннее

сопротивление вольтметра

Rвн 14 Ом

2. Сопротивление

измерительной цепи

Rv 190 Ом
3. Диапазон измерений ДИ 0…160°С
4. Тип термопары ТХК(L) -

1.1.1 Схема подключения термопары к милливольтметру

Схема подключения термопары к милливольтметру приведена на рис. 1.1.

Методы и средства измерений

Рис. 1.1. Схема измерения ТЭДС милливольтметром


1.1.2 Определяем диапазон изменения напряжения на выводах милливольтметра

Определяем диапазон изменения напряжения на выводах милливольтметра при температуре свободных концов термопары, если Т0 = 0 °С, по формуле:


Uав = Е(T, T0)/(1+Rвн/Rv), (1.1)


где Е(T, T0) – ТЭДС термопары, мВ, при температуре Т горячих спаев (измерительных спаев) и Т0 – холодных спаев, °С; Rv – внутреннее сопротивление вольтметра, Ом; Rвн – сопротивление измерительной цепи, в которое входит сопротивление термопары, соединительных проводов, контактов и т.п., Ом.

По таблице П12 приложения определяем значения ТЭДС термопары ТХК(L) при 0 °С и при + 160 °С.


Е ( 0) = 0,000 мВ.

Е (+ 160, 0) = + 11,398 мВ.


Полученные значения подставляем в формулу (1.1)


Uав(0°С) = 0,000 /(1+14/190) = 0,000 мВ

Uав(+160°С) = +11,398 /(1+14/190) = 10,615 мВ.


1.1.3 Определяем диапазон изменения напряжения на выводах милливольтметра и систематическую погрешность, если Т0 = 20 °С

По таблице П9 приложения определяем значения ТЭДС термопары ТХК(L) при 0 °С и при + 160 °С , если Т0 = 20 °С


Е (0, 20) = 0,000 – 1,290 = – 3,133 мВ.

Е (+ 160, 20) = + 11,398 – 1,290 = 10,108 мВ.


Полученные значения подставляем в формулу (1.1)


Uав(0°С; +20 °С) = – 1,290/(1+14/190) = – 2,947 мВ

Uав(+160°С; +20 °С) = + 10,108/(1+14/190) = + 10,108 мВ.

DUав = Uав(–30°С; +20 °С) – Uав(–30°С) = – 1,290 – 0,000 = – 1,290 мВ.


Таким образом, в показании милливольтметра будет присутствовать аддитивная систематическая погрешность DUав = –1,290 мВ, которую необходимо учитывать при измерениях. В виде приведенной погрешности это значение составит


g = DUав/XN Ч 100 %,


где XN – нормализующее значение изменяемой величины.


g= 1,290/(+ 10,615 – 0,000) Ч 100 % = 12,1 %,


что достаточно велико.

1.1.4 Определяем систематическую погрешность, если сопротивление подключаемых проводов будет по 5 Ом

При наличии двух соединительных проводов с сопротивлением по 5 Ом каждый сопротивление измерительной цепи увеличится на 10 Ом и составит


Rўвн = 14 + 10 = 24 Ом.


Полученное значение подставляем в формулу (1.1)


Uўав(–30°С) = 0,000/(1+24/190) = 0,000 мВ

Uўав(+180°С) = + 11,398/(1+24/190) = 10,119 мВ.

DUўав = Uўав(0°С) – Uав(0°С) = 0,000 мВ.

DUўав = Uўав(+160°С) – Uав(+160°С) = + 10,119 – 10,615 = – 0,496 мВ.


Таким образом, в показании милливольтметра будет присутствовать мультипликативная систематическая погрешность, изменяющаяся в зависимости от показаний прибора следующим образом (табл. 12.4), которую необходимо учитывать при измерениях.

В виде приведенной погрешности это значение составит


g = –0%,

g = 0,496/(+10,615 - 0) Ч100 = 4,67%,


что достаточно велико.


Таблица 1.2

Динамика мультипликативной систематической погрешности от наличия неучтенного сопротивления проводов

Измеряемое значение

температуры

Показания прибора, мВ

Значение

погрешности, мВ


истинное реальное
0 0 0 0
40 2,443 2,329 0,114
80 5,042 4,805 0,237
120 7,771 7,408 0,363
160 °С 10,615 10,119 0,496

Методы и средства измерений


1.2 Измерение температуры с помощью термопары подключенной к потенциометру


Рассмотрим методику решения задач на примере. ТЭДС измеряется с помощью потенциометра, в котором используется нормальный элемент с ЭДС Енэ = 1,01183 В, который имеет сопротивление Rнэ.

Требуется:

Изобразить принципиальную схему потенциометра.

Определить значения ТЭДС для заданной термопары, если уравновешивание произошло при сопротивлениях Rр1 и Rр2.

Определить погрешность потенциометра при падении ЭДС нормального элемента на величину DЕнэ

Решение

Исходные данные сводим в табл. 1.2.


Таблица 1.2

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение
1. ЭДС нормального элемента Енэ 1,01183 В
2. Падение ЭДС DЕнэ 1,33 мВ
3. Сопротивление нормального элемента Rнэ 190 кОм
4. Сопротивления, при которых произошло уравновешивание

Rр1

Rр2

0,42 Ом

0,21 Ом

5. Тип термопары ТПП(R) -

1.2.1 Схема подключения термопары к потенциометру

Схема подключения термопары к потенциометру приведена на рис. 1.2.


Методы и средства измерений

Рис. 1.2. Схема измерения ТЭДС потенциометром


1.2.2 Определяем значения ТЭДС для заданной термопары

Значения ТЭДС, если уравновешивание произошло при сопротивлениях Rр1 и Rр2, определяем по формуле:


Е(T, T0) = IЧRbd = EнэЧRbd/Rнэ, (1.2)


где I = Eнэ/Rнэ – ток в измерительной цепи ас, А;

Eнэ – ЭДС нормального (образцового) элемента питания, В;

Rнэ – сопротивление нормального элемента питания, Ом;

Rbd – часть сопротивления Rр, при котором произошло уравновешивание, Ом.


Е(T, T0)1 = 1,01183 Ч0,42/190 = 0,0022367 В = 2,237 мВ.

Е(T, T0)2 = 1,01183 Ч0,21/190 = 0,0011183 В = 1,118 мВ.


Для термопары ТХK(L) по таблице П8 приложения определяем значения температуры


Е(+ 283) = 2,236 мВ.

Е(+ 160) = 1,118 мВ.


1.2.3 Определяем погрешность потенциометра при падении ЭДС нормального элемента

Определяем ТЭДС при падении ЭДС нормального элемента на величину DЕнэ = 1,33 мВ по формуле (1.2)


Еў(T, T0)1 = (1,01183 – 0,00133) Ч0,42/190 = 0,00223 В = 2,238 мВ.

Еў(T, T0)2 = (1,01183 – 0,00133) Ч0,21/190 = 0,0011624 В = 1,162 мВ.


Определяем погрешность измерения ТЭДС


DЕ(T, T0)1= Еў(T, T0)1 – Е(T, T0)1 = 2,238 – 2,237 = 0,001 мВ.

DЕ(T, T0)2= Еў(T, T0)2 – Е(T, T0)2 = 1,162 – 1,118 = 0,044 мВ.


Погрешность является систематической мультипликативной, в относительном виде она равна:

δ1 = DЕ(T, T0)1/Е(T, T0)1Ч100 % = 0,001/2,237Ч100 % = 0,04 %.

δ2 = DЕ(T, T0)2/Е(T, T0)1Ч100 % = 0,044/1,118 Ч100 % = 3,94%.


1.3 Измерение температуры с помощью термосопротивления, включенного в уравновешенный мост

При измерении термосопротивления с помощью уравновешенного моста известны сопротивления плеч R1 и R2, тип термосопротивления и диапазон измерения.

Требуется:

Изобразить принципиальную схему уравновешенного моста.

Определить полное сопротивление переменного резистора R3 и цену деления шкалы (°С/Ом).

Оценить погрешность измерения температуры в верхнем пределе измерений для заданного класса допуска ТС.

Определить погрешность прибора, если резисторы R1 и R2 имеют допуски ± 0,5 %.

Определить погрешность измерения при наличии сопротивления проводов 0,5 Ом.


Решение

Исходные данные сводим в табл. 1.4.


Таблица 1.4

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение
Диапазон измерений ДИ -50…+150 °С
Сопротивления

R1

R2

1,3 кОм

6 кОм

Тип термосопротивления ТСМ 50 м при 0°С
Класс допуска - С

1.3.1 Схема подключения термосопротивления к уравновешенному мосту

Схема подключения термосопротивления к уравновешенному мосту приведена на рис. 1.3.


Методы и средства измерений

Рис. 1.3. Схема измерения термосопротивления с помощью уравновешенного моста


1.3.2 Определение полного сопротивления переменного резистора R3 и цену деления шкалы (°С/Ом)

Полное сопротивление переменного резистора R3 определяем по закону Кирхгофа:


R1R3=R2R4, (1.3)


откуда


R3=R2R4/ R1, (1.4)


При 0 °С получим


R3-0°С =6000·50/ 1300=230,8 Ом.


Значения сопротивления от температуры определяем по формулам:

платиновые в диапазоне от 0 до 600 °С


Методы и средства измерений (1.5)


в диапазоне от – 200 до 0 °С


Методы и средства измерений (1.6)


где αT = 3,9692 Ч 10-3 1/°К, αВ = 5,8290 Ч 10-7 1/°К2 и αС = 4,3303 Ч 10-12 1/°К3 – температурные коэффициенты сопротивления.

Медные в диапазоне от – 50 до + 150 °С


Методы и средства измерений, (1.7)


в диапазоне от – 100 до – 10 °С


Методы и средства измерений, (1.8)


где αT = 4,28 Ч 10-3 1/°К и αВ = 5,4136 Ч 10-7 1/°К2.


При -50°С получим


RТ-50=50·(1+3,9692·10-3(-50)+5,8290·10-7·(-50)2+4,3303·10-12(-50-100)·(-50)3) =78,46 Ом.

R3-50°С=6000·78,46 /1300=362,215 Ом

При +150°С получим

RТ+150=50·(1+3,9692·10-3(+150)+5,8290·10-7·(+150)2) =164,20 Ом.

R3+100°С=6000·164,20/1300=757,846 Ом


Диапазон изменения сопротивлений переменного резистора

R3=362,215…757,846 Ом при изменении температуры от -50 до +150 °С.

Цена деления шкалы составит


ЦД=(150-(-50))/( 757,846-362,215)=0,5 °С/Ом.


1.3.3 Определяем погрешность измерения температуры в верхнем пределе измерений, для заданного класса допуска ТС

В нашем случае используется ТСМ 50 класса допуска В. Допускаемые отклонения сопротивлений от номинального значения ТСП при 0 °С для класса В:±0,05%.


RТ150,2=164,415 Ом,

RТ149,2=163,985 Ом.


Размах показаний прибора в верхнем пределе диапазона измерений (+200 оС) составит RТ150,2- RТ149,2=164,415-163,985=0,43 Ом. Таким образом, абсолютная погрешность измерения температуры составит ΔТ=±0,4 оС

Погрешность будет иметь как аддитивный, так и мультипликативный характер.


1.3.4 Определяем погрешность прибора, если резисторы R1 и R2 имеют допуски ± 0,5 %

Из анализа формулы (1.3) видно, что


R4 = R1ЧR3 /R2. (1.9)

Поэтому, при Т = 0 °С:


R4max = R1maxЧR3/R2min,

R4min = R1minЧR3/R2max,

R4max = 6000Ч(1,005)Ч 230,8/(1300Ч0,995) = 10,7593 = 10,76 Ом,

R4min = 6000Ч(0,995)Ч 230,8/(1300Ч1,005) = 10,5463 = 10,54 Ом.


По формуле приведения


Т = Т1 + (Т2 – Т1)Ч(R – R1)/(R2 – R1), (1.10)


где R2 и R1 – наибольшее и наименьшее значения интервала сопротивлений, в который входит известное значение R; Т1 и Т2 – наименьшее и наибольшее значения интервала температуры в который входит искомое значение Т.

В градуировочной таблице рассчитанные по формуле (1.9) от +2 +3 °С и от -2– 3 °С), поэтому


Т = 2 + (3 – 2)Ч(50,50 – 50,39)/(50,585 – 50,39) = +2,564 °С.

Т = -2 + (–3 –(-2))Ч(49,50 – 49,661)/(49,4165 – 49,661) = – 2,571 °С.


Таким образом, погрешность измерений составит DТ = ± 2,5 °С.


1.3.5 Определяем погрешность измерения при наличии сопротивления проводов 0,5 Ом

Соединительные провода (2 шт.) подключены к термосопротивлению, поэтому при Т = 0 °С истинное сопротивление будет равно


R4 = R1ЧR3 /R2 – 2RП = 50 – 0,5 – 0,5 = 49 Ом.

Поэтому систематическая аддитивная погрешность составит


DТ = -5 + (-6-(-5))Ч(49,00 – 49,0225)/(47,328 – 49,0225) = – 5,013 °С.


1.4 Измерение температуры с помощью термосопротивления, включенного в неуравновешенный мост

неуравновешенный мост включено термосопротивление, шкала миллиамперметра имеет заданный диапазон измерений, напряжение питания моста Uab, известны также сопротивления плеч моста R2 и R3.

Требуется:

Изобразить принципиальную схему неуравновешенного моста.

Определить сопротивление R1, если Т0 = 0 °С.

Построить график I = f(T), в пределах диапазона измерений и определить цену деления шкалы (мА/°С).

Определить погрешность измерения, связанную с нелинейностью функции преобразования.

Определить погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора ± 0,1 Ом.

Определить погрешность измерений при падении напряжения на 0,2 В.


Решение

Исходные данные сводим в табл. 1.5.


Таблица 1.5

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение
1. Диапазон измерений ДИ ± 60 °С
2. Сопротивления

R2

R3

280 Ом

35 Ом

3. Тип термосопротивления ТСП 100 100 Ом при 0°С
4. Напряжение питания Uab 5 В

1.4.1 Схема подключения термосопротивления к неуравновешенному мосту

Схема подключения термосопротивления к неуравновешенному мосту приведена на рис. 1.4.


1.4.2 Определяем сопротивление R1 при условии Т0 = 0 °С

Сопротивление резистора R1 определяем по закону Кирхгофа (1.5)


R1 = R2ЧR4 /R3, (1.9)

R1 = 280Ч100/35 = 800 Ом.


1.4.3 Строим график I = f(T) в пределах диапазона измерений и определяем цену деления шкалы (мА/°С)


Методы и средства измерений

Рис. 1.4. Схема измерения термосопротивления с помощью неуравновешенного моста


Зависимость силы тока от изменения сопротивления для неуравновешенного моста определяется по формуле


Методы и средства измерений, (1.10)

Методы и средства измерений


после преобразований получим:


Методы и средства измерений


Для удобства перейдем в миллиамперы:


Методы и средства измерений (1.11)


На основании зависимости (1.11) можно построить таблицу и график изменения силы тока в диагонали измерительного моста в зависимости от изменения сопротивления термопреобразователя и температуры в пределах заданного диапазона измерений.


Таблица 1.5

Зависимость силы тока от величины термосопротивления и температуры

Температура Т, °С Сопротивление термопреобразователя RT, Ом Сила тока I, мА Значения линейной функции Iл, мА Цена деления, мА/°С
– 70 7,233 2,430 2,345 - 0,0347143
– 60 7,633 2,076 2,010 - 0,0346
– 50 8,031 1,719 1,675 - 0,03438
– 40 8,427 1,367 1,340 - 0,034175
– 30 8,822 1,019 1,005 - 0,0339667
– 20 9,216 0,675 0,670 - 0,03375
– 10 9,609 0,335 0,335 - 0,0335
0 10,00 0 0 -
10 10,39 - 0,331 - 0,331 - 0,0331
20 10,779 -0,659 - 0,662 - 0,03295
30 11,167 - 0,984 - 0,997 - 0,0328
40 11,554 - 1,304 - 1,332 - 0,0326
50 11,940 - 1,246 -1,667 - 0,02492
60 12,324 - 1,935 - 2,002 - 0,03225
70 12,708 - 2,245 - 2,337 - 0,0320714

Методы и средства измерений


1.4.4 Определяем погрешность измерения, связанную с нелинейностью функции преобразования

Наибольшая величина погрешности от нелинейности функции преобразования в пределах диапазона измерений составит


Dл = I – Iл = -2,245- (- 2,337) = - 0,092мА.


В относительном виде


dл = Dл/Imax Ч100 % = - 0,092/ 2,430*100= - 3,79 %.


1.4.5 Определяем погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора ± 0,1 Ом

Подставим в формулу (1.11) значения 10 ± 0,1 Ом, получим:

Погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора ± 0,1 Ом составит DR =± 0,085 мА.

В приведенном виде


g = DR/(Imax – Imin)Ч100 % = ± 0,085/ (2,430 – ( - 2,245)) 100 % = ± 1,81 %.


1.4.6 Определить погрешность измерений при падении напряжения

Подставим в формулу (1.11) значение напряжения Uав = 5 – 0,2 = 4,8 В.

Наибольшая величина погрешности от падения напряжения питания составит


Du = Iўmax – Imax = – 2,1 – (–2,245) = 0,145 мА.


В относительном виде


du = Du/Imax Ч100 % = 0,145/(– 2,245) Ч100 % = - 6,45 %.

Выводы:

1. Шкала измерительного прибора, отградуированная в градусах Цельсия, будет иметь погрешность нелинейности, увеличивающуюся к концу диапазона измерений и равную dл = – 3,79 %, это связано с тем, что величина R4 = RT входит в числитель и знаменатель выражения (1.10), являющимся теоретическим выражением функции преобразования для неуравновешенного моста.

2. Погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора ± 0,1 Ом в приведенном виде равна g = ± 1,81 %, она будет оказывать незначительное влияние на погрешность измерений.

3. Погрешность измерений из-за падения напряжения питания на 0,2 В в относительном виде равна du = – 6,45 %, поэтому падение напряжения при применении неуравновешенного моста будет оказывать существенное влияние на результат измерений.


ЗАДАНИЕ 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ


2.1 Пружинная мембрана манометра диаметром D, толщиной h и модулем упругости ЕG деформируется под действием давления от 0 до δmах.

Требуется:

1. Изобразить схему мембраны деформационного манометра.

2. Определить диапазон измеряемых давлений.

3. Определить погрешность измерений, если толщина пружины h выполнена с допуском ±0,01 мм.

Сделать заключение о соответствии манометра заданному классу точности.


Решение


Исходные данные сводим в табл. 2.1.


Таблица 2.1

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение
1. Толщина, мм h 0,8 мм
2. Диаметр, мм D 86 мм
3.Модуль упругости ЕG 92 ГПа
4.Допустимое напряжение мембраны σmах 600 МПа
5. Начальное напряжение мембраны σ0 55 МПа
6. Класс точности - 1.6
7.Перемещение центра мембраны, мм δ1 0,45

2.1.1 Схема мембраны деформационного манометра

Схема мембраны деформационного манометра приведена на рис. 2.1.


Методы и средства измерений

Рис. 2.1. Схема мембраны деформационного манометра


2.1.2 Определяем диапазон измеряемых давлений

Механическое напряжение на мембране определяется по формуле


Методы и средства измерений, (2.1)


где p – давление, Па; D – диаметр мембраны, мм; h – толщина мембраны, мм.

Из формулы (2.1) определяем диапазон измерения давлений при заданных значениях напряжения мембраны:


Методы и средства измерений

Методы и средства измерений Па


Верхний предел измерения


Методы и средства измерений

Методы и средства измерений Па


2.1.3 Определение результата измерения давления при перемещении центра мембраны δ1

Деформация мембраны связана с давлением следующим соотношением


Методы и средства измерений, (2.2)


выразим отсюда давление


Методы и средства измерений, (2.3)


Таким образом, при перемещении мембраны δ1=0,35 мм давление составит


Методы и средства измерений Па


2.1.4 Определение погрешности результата измерения по классу точности манометра

При заданном классе точности 1,0 нормируемое значение абсолютной погрешности измерений будет равно


Методы и средства измерений,


Где γ – приведенная погрешность манометра, % ; Методы и средства измерений- нормирующее значение, Па: в нашем случае, т.к. рmax = 358996.5 Па принимаем, что верхний предел измерения манометра 350 кПа,т.е. Методы и средства измерений = 350000 Па.

Методы и средства измерений Па


Запишем результат измерений


Р=(193139±5250) Па


2.1.5 Определяем погрешность измерений, если толщина пружины h выполнена с допуском ±0,01 мм

Подставим в зависимость (2.1) значения наибольшего давления и величину h с наибольшим и наименьшим размерам


Методы и средства измерений Па

Методы и средства измеренийПа


Наибольшую абсолютную погрешность определяем по выражению


Методы и средства измерений

Методы и средства измерений= 357560.6-340536.3=17024,3 Па


Подставим в зависимость (2,1) значения минимального давления и величину h с набольшими и наименьшими размерами


Методы и средства измеренийПа

Методы и средства измерений Па


Минимальную абсолютную погрешность определяем по выражению


Методы и средства измерений

Методы и средства измерений=39778,95-37837,37=1941,58 Па


Таким образом, видно, что погрешность от допуска на изготовления толщины мембраны зависит от измеряемого давления, т.е. является мультипликативной


2.2 Измерение давления трубчато – пружинным деформационным манометром


В трубчато-пружинном манометре однотрубная пружина радиусом R0 с первоначальным углом закручивания α = 270° и параметрами поперечного сечения а и b, выполнена из материала с модулем упругости ЕG.

Требуется:

1. Изобразить схему пружинно-трубчатого манометра

2. Определить изменения угла закручивания и угла перемещения конца пружины при заданном наибольшем давлении рmах.

3. Определить погрешность измерений, если диаметр трубки D0 выполнен с допуском ±1,0 мм.

4. Назначить класс точности манометра, с учетом запаса точности 2,5.


Решение

Исходные данные сводим в табл. 2.2.


Таблица 2.2

Исходные данные

Параметр Обозначение Значение
1. Радиус R0 32 мм

2. Параметры поперечного сечения


а

b

19мм

7,2 мм

3.Контролируемый параметр р

Методы и средства измерений МПа

4. Модуль упругости материала ЕG 195 ГПа

2.2.1 Схема пружинно-трубчатого манометра

Схема пружинно-трубчатого манометра приведена на рис. 2.2.


Методы и средства измерений

Рис. 2.2. Схема пружинно-трубчатого манометра


2.2.2 Выбор класса точности трубчато-пружинного манометра для контроля параметра p

Определяем допуск контролируемого параметра


T=pmax - pmin (2.1)


где pmax – наибольшее значение контролируемого параметра, Па; pmin - минимальное значение контролируемого параметра, МПа.

Для контролируемого параметра Методы и средства измерений МПа;

наибольшее давление pmax=7,9 МПа;

минимальное давление pmin=7,4 МПа


T=7,9-7,4=0,5 МПа


Допускаемая погрешность измерения контролируемого параметра определяем по формуле:


δизм=0,33 T (2.2)

δизм=0,33·0,5=0,165 МПа


Пределы измерения манометра определяем по формулам:

Нижний предел измерения


HДИ ≤ pmin - δизм; (2.3)

HДИ ≤ 7,4 – 0,165 =7,235 МПа;


верхний предел измерения


ВДИ ≤ pmax +δизм; (2.4)

ВДИ ≤7,9+0,165=8,065 МПа


В соответствии с определенными значениями HДИ и ВДИ выбираем манометр с верхним пределом измерений 10 МПа.

Приведенную погрешность манометра определяем по формуле


Методы и средства измерений

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: