МІНСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім М.Є.Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

Кафедра авіаційних приладів та вимірювання

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

з дисципліни: Еталони та їх дослідження

на тему: Первинний еталон тиску

Студент ____5курсу 354м групи

напряму підготовки 6.05100101

спеціальності 8.05100101 _

_________ Юр’єва Д.О.

Керівник: проф. Черепащук Г.О

Національна шкала___________

Кількість балів______________

Оцінка: ECTS_______________

Члени комісії ________ Черепащук Г.О.

________ _____________

м. Харків -2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...………3

Часть 1

1.1 Определение величины давления и оценка возможности построения эталона………………………………………………………………………………7

1.2 Украинские государственные эталоны давления ……...….............…10

1.3 Структурная схема эталона, подробное описание его работы................13

1.4 Вторичные эталоны давления …………………………………………....19

ЧАСТЪ 2

2.1 Программа сличений эталона …….………………………………...…...20

2.2 Схема проведения сличений………………………………………...............20

2.3 Перечень факторов-источников неопределенности эталона…………......21

2.4 Уравнение измерений ……………………………………………………......21

2.5 Процесс измерения................………………………………………………...22

2.7 Обработка результатов измерения …………………………………….……23

2.8 Сопоставление характеристик погрешности к неопределенности ... ...26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………..………………………………………...….27

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………..28

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………..29

Введение

Устройство насоса было известно еще в глубокой древности. Ученый Аристотель объяснил движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная причина, давления атмосферы – им была неизвестна. В конце первой половины 17 века во Флоренции строили всасывающие насосы. Он состоит из вертикально расположенной трубы, внутри которой имеется поршень. С помощью насосов хотели поднимать воду на большую высоту, но насосы этого не делали. Галилей указал, что насосы не могут поднять воду выше 10 м. После смерти Галилея исследования продолжил его ученик – Торричелли. Раздумывая над эти опытом, Торричелли пришел к заключению, что причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». Это давление производит воздух своим весом. Французский  ученый Паскаль, узнал об опытах Торричелли и повторил их с ртутью и водой. Но для доказательства факта существования атмосферного давления, Паскаль проделал опыт Торричелли один раз у подножия горы, а другой раз на вершине её. Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у подножия её, следовало бы заключить, что ртуть в трубке поддерживается атмосферным давлением. Такой опыт был проведен, он показал, что давление воздуха на вершине горы, было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия горы. Чтобы еще раз доказать, что ртутный столб удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который образно назвал доказательством пустоты в пустоте. Прибор устанавливают на тарелку воздушного насоса. В начале опыта давление в стеклянном сосуде равно атмосферному, оно измеряется разностью высот столбов ртути в барометре с закрытой узкой трубкой. В барометре с открытыми концами ртуть стоит на одном уровне. Затем из стеклянного сосуда воздух выкачивается насосом. По мере удаления воздуха уровень ртути в барометре с закрытой узкой трубкой понижается, а в барометре с открытой узкой трубкой повышается. Когда воздух будет полностью удален из стеклянного сосуда, уровень ртути в узкой закрытой трубке барометра упадет и сравняется с уровнем ртути в его широком колене. В узкой открытой трубке барометра ртуть под действием атмосферного давления поднимется на высоту равную высоте ртути в барометре с закрытой узкой трубки в начале опыта.  Этим опытом Паскаль еще раз доказал существование атмосферного давления. Опыты Паскаля окончательно опровергли теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердили существование атмосферного давления.

В 1906 г. в Главной Палате мер и весов (Санкт-Петербург) по инициативе Д.И.Менделеева была создана манометрическая лаборатория, которая до 1925 г. являлась единственным метрологическим и поверочным центром России в области измерений давления. К 1922 г. исходными средствами измерений давления в лаборатории были ртутный многоканальный манометр до 100 кгс/см², в основе разработки которого была идея, сформулированная Д.И.Менделеевым, манометрические весы Штюкрата до 400 кгс/см² и установки для создания и измерения давления до 4000 кгс/см² Шеффера и Буденберга. Эти приборы обеспечивали измерения давлений с точностью 0,2-0,3 %, достаточной для манометрии того времени. В 1925 г. в стране была введена обязательная поверка всех пружинных манометров, вакуумметров и мановакуумметров, применяемых в народном хозяйстве. Число новых поверяемых приборов возрастало из года в год и достигло к 1938-1941 гг. почти одного миллиона. В течение этих лет в манометрической лаборатории Всесоюзного института метрологии (Ленинград) были разработаны новые конструкции эталонного ртутного манометра до 1,5 кг/см², приборов Рухгольца до 50 кг/см² и перед войной - поршневые манометры до 500 кг/см² и 2000 кг/см² конструкции П.В.Индрика. Предельная точность измерений давления достигла 0,005 %.

В эти же годы В.И.Ильинский создал эталонную установку для измерения вакуума до 10-6 мм рт.ст., в основу которой был положен ионизационный метод измерения.

В послевоенные годы для народного хозяйства страны потребовалась новая эталонная база в области измерений давления. На основе новой теории приборов с неуплотненным поршнем, разработанной известным ученым М.К.Жоховским, в 1954 г. во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева были выполнены работы по созданию государственного первичного эталона избыточного давления под руководством Е.Ф.Долинского и П.В.Индрика. Этот эталон был групповым и состоял из пяти грузопоршневых манометров с верхним пределом измерения 60 кгс/см² с погрешностью воспроизведения единицы давления 0,0006 %.

В области разности давлений 1 Па-10 кПа в 1950-60-х годах Л.П.Степанов и А.А.Часовников разработали эталонные колокольные и грузопоршневые микроманометры, а также микроманометры со штриховой мерой.

В эти же годы проводились научные исследования абсолютных методов воспроизведения единицы давления в области низких давлений от 10^-1 Па и были созданы конструкции эталонных компрессионных и мембрано-емкостных вакуумметров под руководством М.А.Гуляева, В.А.Рыжова и А.В.Ерюхина.

В середине 70-х годов народное хозяйство страны поставило перед метрологической наукой качественно новые требования к отечественной эталонной базе. Коллективом лаборатории давления совместно с сотрудниками лабораторий массы и линейных измерений были проведены научно-исследовательские работы по созданию нового государственного первичного эталона единицы давления с диапазоном измерений 0,05-10 МПа и погрешностями СКО - 3^.10^-6, НСП - 2^.10^-5. Измерительные поршневые системы эталона впервые были изготовлены из твердых сплавов. В 1979 г. ГПЭ единицы давления для области избыточного давления был утвержден в установленном порядке. В этот же период были созданы государственные специальные эталоны единицы давления: в области разности давлений с диапазоном измерений 0,1-4^.10⁴ Па; в области абсолютных давлений в диапазонах измерений 10^-3-10³ Па и 2,7^.10²-1,3^.10⁵ Па.

На данный момент в Украине зарегистрированы 3 эталона единицы давления [1]:

- государственный эталон единицы абсолютного давления в диапазоне

от 1·10^-3 до 1·10³ Па (ДЕТУ 04-01-96);

- государственный эталон единицы абсолютного давления в диапазоне

от 2,7·10² до 1,3·10⁵ Па (ДЕТУ 04-02-97);

- государственный эталон единицы давления для избыточного давления

(ДЕТУ 04-03-01)