ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

А.Г. САЛОВ, А.А. ГАВРИЛОВА, П.А. ГОЛОВАНОВ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР

Учебное пособие

Самара 2006

А.Г. САЛОВ, А.А. ГАВРИЛОВА, П.А. ГОЛОВАНОВ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР

Учебное пособие

Самара 2006

УДК 519.5 621.1

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР: Учеб. пособ. / А.Г.Салов, А.А. Гаврилова; П.А. Голованов

Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2006. 62 с.

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы, касающиеся методов и средств измерения температур. Определяется понятийный аппарат метрологии и технических измерений, особое внимание в пособии уделено изучению студентами контрольно-измерительной аппаратуры, используемой для контроля и управления основными технологическими параметрами работы теплоэнергетических установок, решению задач и анализу точности измерения тех или иных параметров.

Предназначается для студентов специальностей 140101 «Тепловые электрические станции», 140104 «Промышленная теплоэнергетика», 140105 «Энергетика энерготехнологий», 140106 …

ISBN

Ил. 15. Табл. 4. Библиогр.: 4 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Самарского государственного технического университета.

Рецензент: д-р техн. наук А.И. Щелоков

ISBN  А.Г. Салов, А.А. Гаврилова,

П.А. Голованов, 2006

 Самарский государственный

технический университет, 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	2
1 общие положения	3
1.1 Основные метрологические понятия	3
1.2 Правила техники безопасности и охрана труда при выполнении практических работ с измерительными приборами	8
2 методические указания к проведению практических занятий	9
2.1 Изучение компенсационного метода измерения температур на примере работы переносного потенциометра	9
2.2 Определение статических погрешностей работы термоэлектрического термометра	13
2.3 Определение динамических погрешностей термоэлектрического термометра	19
2.4 Поверка милливольтметра	23
2.5 Определение порога чувствительности и погрешности срабатывания контактов позиционного регулирующего устройства автоматического устройства	28
2.6 Поверка логометров	32
2.7 Исследование погрешности измерения температуры логометром при трех и двух проводной схеме подключения термометра сопротивления и влияние напряжения питания логометра на погрешности его измерения	38
2.8 Измерение температуры тел по их тепловому излучению	41
3 задачи	49
заключение	54
Библиографический список	55
приложения	56
Приложение 1 Протокол снятия статической характеристики термопар	56
Приложение 2 Градуировочные характеристики термоэлектрических термометров при температуре свободных спаев, 0°С	57
Приложение 3 Протокол лабораторной поверки вторичного прибора, работающего в комплекте с термоэлектрическом термометром	58
Приложение 4 Номинальная статическая характеристика термопреобразователей сопротивления	59
Приложение 5 Протокол поверки вторичного прибора, работающего в комплекте с термометром сопротивления	60
Приложение 6	61
Приложение 7	61
Приложение 8 Значение монохроматического коэффициента черноты вольфрама	62
Приложение 9 Протокол измерения яркостной температуры	62
Приложение 10 Значение тока, А, при использовании красного светофильтра	63

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для более глубокого изучения материала, читаемого кафедрой «Управление и системный анализ в теплоэнергетике» по курсу «Управление, сертификация и инноватика», технологическим специальностям теплоэнергетического факультета.

В стандартах специальностей 14.01.01. «Тепловые электрические станции», 14.01.04 «Промышленная теплоэнергетика», 14.01.05 «Энергетика энерготехнологий», 14.01.05 «»

для которых читается указанный выше курс, существенное место отводится изучению методов и средств измерения технологических параметров характеризующих протекание тепловых процессов.

Настоящее методическое пособие способствует более глубокому знакомству и изучению студентами контрольно-измерительной аппаратуры, используемой для контроля и управления основными технологическими параметрами работы теплоэнергетических установок, решению задач и анализу точности измерения тех или иных параметров.

Методические указания, сформулированные ниже, помогают студентам получить практические навыки работы с аппаратурой на практических занятиях.

По результатам проведенных на практических занятиях измерений решаются задачи, касающиеся измерения конкретного технологического параметра, что способствует закреплению изучаемого материала.

Задачи, приведенные в данном руководстве, предусматривают знание основных принципов, методов и наиболее распространенных средств, применяемых для измерения теплотехнических и технологических параметров.

Перечень задач, решаемых на конкретном занятии, аппаратурой на практических занятиях определяется преподавателем.

1. Общие сведения об измерениях. Основные метрологические понятия.

1.1. Основные метрологические понятия. Общие сведения о точности измерений.

Целью проведения практических занятий по курсу «Управление, сертификация и инноватика» является практическое освоение методов измерения температур с помощью различных технических средств, изучение их конструкций и способов лабораторной поверки.

Для измерения температур на практике применяются как контактные, так и бесконтактные методы.

При контактных методах чувствительный элемент (датчик, термометр) должен находиться в непосредственном контакте со средой или телом, температуру которых измеряют.

При бесконтактном методе измерения температура нагретых тел определяется по интенсивности их излучения.

Далее приведены некоторые основные метрологические термины и определения, используемые в теплотехнических измерениях.

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

Истинное значение физической величины – значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Действительное значение физической величины – значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Сигнал измерительной информации – сигнал, функционально связанный с измеряемой физической величиной.

Цена деления шкалы – разность значений, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Диапазон показаний – область, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Влияющая физическая величина – физическая величина, не являющаяся измеряемой данным средством измерений, но оказывающая влияние на результаты измерений этим средством.

Нормальная область значений влияющей величины – область значений, устанавливаемая в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида в качестве нормальной.

Рабочая область значений влияющей величины – область значений, устанавливаемая в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида, в пределах которой нормируется дополнительная погрешность этих средств измерений.

Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Абсолютная погрешность измерительного прибора – разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины.

Относительная погрешность измерительного прибора – отношение абсолютной погрешности прибора к действительному значению измеряемой величины.

Приведенная погрешность измерительного прибора – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению. Обычно за нормирующее значение принимают диапазон показаний. Приведенная погрешность выражается в процентах.

Систематическая погрешность средства измерений – составляющая погрешности, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся.

Случайная погрешность средства измерений – составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом.

Изменение показаний измерительного прибора под действием влияющей величины (дополнительная погрешность) изменение погрешности измерительного прибора, вызванное отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом её за пределы нормальной области значений.

Предел допускаемой погрешности средства измерений – наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.

Класс точности средства измерений – обобщенная характеристика средства измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей (изменением показаний для измерительных приборов), а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах.

Погрешности измерений аналогично рассмотренным выше погрешностям средств измерений подразделяются на: абсолютные, относительные, систематические, случайные и грубые.

Погрешность метода измерений – составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода.

Поправка – значение величины, одноименной с измеренной, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности.

Косвенным измерением называется измерение, при котором искомое значение величины y находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами x_i подвергаемыми другим измерениям:

.

Если величины x_i независимы, то зависимость погрешности от погрешностей исходных величин выражается формулой:

.

Перед выполнением лабораторных работ студенты обязаны ознакомиться с правилами техники безопасности и охраны труда с обязательной росписью в соответствующем журнале.