Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

“Ивановский Государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина”

Кафедра “Автоматизация технологических процессов”

Контрольная работа №1

по курсу “Метрология”

Вариант 7

Выполнил:

Иваново 2017

Вопрос №1.

Для измерения тока через резистор последовательно с ним включен микроамперметр класса точности 1,5 с пределом измерений 25 мкА и внутренним сопротивлением 1 кОм. Определить относительную методическую и инструментальную погрешность измерения тока, если сопротивление резистора 10 кОм и в цепи действует напряжение 150 мВ

Ответ.

Ток, протекающий в цепи до включения микроамперметра:

I = U / R = (150 х 10^-3) / (10 х 10³) = 15 х 10^-6 А

Ток, протекающий в цепи после включения микроамперметра:

I_a = U / (R + R_a) = (150 х 10^-3) / (10 х 10³ + 1 х 10³) = 13,6 х 10^-6 А

Относительная методическая погрешность измерения тока:

δ₁ = ((I_a – I) / I) х 100 = -R_a / (R_a + R) = (-1 х 10³ / (10 х 10³ + 1 х 10³)) х 100 = -9,1 %

Предел основной инструментальной погрешности результата измерения тока:

ΔI = γI_н / 100 = (1,5 х 25 х 10^-6) / 100 = 0,38 мкА

Наибольшая относительная погрешность результата измерения тока:

δ = (ΔI / I_а) х 100 = (0,38 х 10^-6 / (13,6 х 10^-6)) х 100 = 2,8 %

Вопрос №2.

Назовите причины возникновения погрешности при контакт­ных методах измерения температур.

Ответ.

Причины возникновения погрешности при контакт­ных методах измерения температур:

1. Собственная температу­ра термоприемника не равна температуре измеряемой среды, так как имеет ме­сто теплообмен не только между тер­мометром и окружающей средой, а также с другими объектами.

2. Инерционность термоприемника (термопары)

3. Возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химических процессов.

4. Материал электродов не является химически инертным и, при недостаточной герметичности корпуса термопары, может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.д.

5. На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

5. Нелинейная зависимость ТЭДС от температуры.

Вопрос №3.

Тензометрические приборы давления, конструкция, принцип действия.

Ответ.

Тензометрический датчик обнаруживает изменения давления путем измерения изменения сопротивления мостовой схемы Уитстона. В общем, эта схема используется для определения неизвестного электрического сопротивления, уравновешивая две секции мостовой схемы, так что бы отношение сопротивлений в одной секции ( ) было таким же, как и в другой секции ( ), возвращая ноль, в гальванометре в центральной ветви. Одна из секций содержит неизвестный компонент, сопротивление которого должно быть определено, тогда как другая секция содержит резистор с известным сопротивлением, которое можно регулировать. Схема моста Уитстона показана ниже:

Тензодатчик помещает чувствительные элементы на каждом из резисторов и измеряет изменение сопротивления каждого резистора под действием изменения давления. Сопротивление определяется уравнением  , где ρ = удельное сопротивление проводника, L = длина проводника, и A = площадь поперечного сечения проводника. Изменение давления будет либо удлинять, либо сжимать проводник, следовательно, датчик сжатия необходимо на одном резисторе, а датчик удлинения на другом. Чтобы контролировать воздействие температуры (проволока будет также либо удлиняться, либо сжиматься из-за изменения температуры), свободный датчик нужно разместить на остальных двух резисторах. Эти датчики часто являются одним из типов полупроводника (N-тип или р-тип). Таким образом, чувствительность таких датчиков значительно больше, чем чувствительность их металлических аналогов, однако с большей чувствительностью приходит более узкий функциональный диапазон: температура должна оставаться постоянной, чтобы получить действительное значение. Эти датчики сильно зависят от изменений температуры (в отличие от других типов электрических компонентов). Диапазон давления 0 - 1400 МПа с чувствительностью 1,4 - 3.5 МПа.

Пример несвязанного тензодатчика показан ниже. Данный тип датчиков использует чувствительные к натяжению провода, один конец которого закреплен на неподвижной раме, а другой конец прикреплен к подвижному элементу, который движется с изменением давления.

Пример связанного тензодатчика можно увидеть ниже. Данный тип размещается в верхней части диафрагмы, которая деформируясь при изменении давления, натягивает провода, прикрепленные к диафрагме.