Учебное пособие 1000

Цена деления прибора C – это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Быстродействие прибора B – время, затрачиваемое средством измерений на одно измерение.

Для аналоговых приборов быстродействие определяется как время установления показания. Для цифровых приборов быстродействие – это отношение числа измерений n к промежутку времени t , за которое эти измерения произведены, т.е.

Все средства измерений имеют класс точности, способы задания которого рассмотрены в разделе 1. В случае обнаружения при измерениях систематической погрешности к показаниям прибора вводится поправка.

Поправка – это значение величины, одноимённой с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности.

5.2. Практические задания

5.1. Температура в термостате измерялась техническим термометром со шкалой от 0 до 500 °C, имеющим пределы допускаемой основной погрешности ± 4 °C. Показания термометра составили 346 °C. Одновременно с техническим термометром в термостат был погружен лабораторный термометр, имеющий свидетельство о поверке. Показания лабораторного термометра составили 352 °C, поправка по свидетельству о поверке составляет минус 1 °C, поправка на выступающий столбик равна плюс 0,5 °C.

Определить, выходит ли за пределы допускаемой основной погрешности действительное значение погрешности показаний технического термометра.

5.2. Милливольтметр имеет равномерную шкалу, разделённую на 50 интервалов. Нижний предел измерения составляет минус 10 мВ, верхний – плюс 10 мВ.

Определить цену деления шкалы и чувствительность милливольтметра. 5.3. Зависят ли коэффициенты преобразования медного и платинового

термометров сопротивления от температуры, если известно, что сопротивления связаны с температурой выражениями Rt R0 1 t для медного термометра,

Rt R0 1 At Bt2 для платинового термометра.

5.4. При проверке автоматического потенциометра со шкалой от 0 до 500 °С для градуировки типа К (хромель-алюмель) выяснилось, что стрелка и перо прибора смещены относительно нулевой отметки на 10 °С в сторону завышения.

Как должна быть учтена эта систематическая погрешность измерения температуры при обработке диаграммной бумаги, например, на отметке 430 °С?

20

5.5. При испытании измерительной системы дифференциальный манометр – вторичный прибор в нормальных условиях эксплуатации прибор устанавливался в конечной точке шкалы при следующих значениях перепада дав-

ления p на входе в дифманометр: 84,15; 84,06; 83,80; 83,90; 83,94; 84,10;

84,02; 84,03 кПа. Затем было изменено напряжение питания измерительной системы на +10 % от Uном . При этом прибор устанавливался в конечной точке

шкалы при следующих значениях перепада давления p на входе: 83,85;

83,75; 83,82; 83,76; 83,84; 83,82; 83,83; 83,75 кПа.

Оценить погрешность показаний измерительной системы, вызванную отклонением напряжения питания. Как называется эта погрешность?

5.6.Определить абсолютное и относительное изменения показаний газового манометрического термометра, вызванные изменением барометрического давления от 100,45 до 96,45 кПа. Шкала прибора по температуре составляет от 0 до 100 °С, что соответствует изменению давления от 0,67 до 0,92 МПа. Прибор показывает температуру 80 °С. Шкала прибора равномерная.

5.7.Автоматическим потенциометром класса 0,5 градуировки ХК со шкалой от 200 до 600 °С произведено однократное измерение термо-ЭДС. Указатель стоит на отметке 550 °С.

Оценить максимальную относительную погрешность измерения термоЭДС потенциометром на отметке 550 °С. Зависит ли относительная погрешность от показаний прибора? Условия работы нормальные.

5.8.При градуировке расходомера в конечной точке шкалы объёмным методом были получены следующие значения времени наполнения бака :

97,5; 94,8; 94,7; 95,2; 94,9; 95,3; 91,1; 95,2; 95,3 с. Предполагается, что эти зна-

чения времени распределены по закону Стьюдента. Объём бака V 507 0,1 л.

Каким образом оценить значение расхода в конечной точке шкалы расходомера и как определить погрешность этой оценки, если систематическая погрешность измерения времени отсутствует?

5.9. Сопротивление термометра градуировки 10 П измеряется потенциометрическим методом. Оценить погрешность измерения температуры термопреобразователя сопротивления, если известно, что допустимое отклонение от градуировочных значений не должно превышать 0,3 °С. Термопреобразователь II класса, измеряемая температура t = 100 °С.

Сопротивление образцовой катушки составляет Rк = 10 ± 0,01 Ом. Изме-

рение падения напряжения осуществляется лабораторным потенциометром типа ПП-63 класса 0,05. Допустимое значение его основной погрешности не превышает значения

где U – показание потенциометра, мВ;

21

Uр – цена деления шкалы реохорда, мВ.

Значение тока, протекающего через сопротивление, равно 3 мА.

5.10.При измерении расхода калориметрическим расходомером измерение мощности нагревателя производилось по показаниям амперметра и вольтметра. Оба эти прибора имели класс точности 0,5, работали в нормальных условиях и имели шкалы от 0 до 5 А и от 0 до 30 В соответственно. Номинальные значения силы тока 3,5 А и напряжения 24 В.

Оценить погрешность, с которой производится измерение мощности.

5.11.Сопротивление медного термометра связано с температурой зависимостью

Оценить возможные погрешности измерения температуры термопреоб-

разователем сопротивления III класса градуировки 50 М за счёт отклонения

R0 и при 100 и 150 °С.

5.12. При исследовании теплоотдачи от трубы к воздуху коэффициент теплоотдачи подсчитывался из выражения

Количество теплоты Q , передаваемой трубкой путём конвекции, опре-

делялось по мощности, потребляемой электронагревателем, как произведение сопротивления трубки R на квадрат силы тока I . Сила тока измерялась амперметром со шкалой от 0 до 50 А класса 0,1, номинальное значение тока 42 А. Зависимость сопротивления трубки от температуры была найдена в специальных опытах и описывается выражением Rt R0 1 t . При t = 0 °С зна-

чение сопротивления R0 = 0,5 Ом, 4 10 3 K-1. Погрешность измерения со-

противления не превышает ± 0,2 %. Поверхность трубки F определялась по длине l рабочего участка и его диаметру d . Значение длины l = 100 ± 0,5 мм, диаметра d = 10 ± 0,01 мм. Температура стенки tс измерялась стандартным

термоэлектрическим термометром градуировки ХК. Термометр через сосуд свободных концов подсоединяется к лабораторному потенциометру ПП-63 класса 0,05. Номинальное значение температуры стенки 200 °С. Предел допускаемой погрешности потенциометра ПП-63 определяется по формуле (5.4), причём Uр = 0,05 мВ.

Температура воздуха tв измерялась вдали от трубки ртутным термометром

повышенной точности со шкалой от 100 до 150 °С и ценой деления 0,2 °С. Номинальное значение температуры воздуха составляет 120 °С.

22

Оценить погрешность измерения коэффициента теплоотдачи на лабораторной установке и наметить возможные пути её уменьшения. Погрешностями, связанными с методами измерения, пренебречь.

5.13.Погрешность измерения давления пара распределена по нормальному закону и состоит из систематической и случайной составляющих. Систематическая погрешность вызвана давлением столба жидкости в импульсной линии и завышает показания на 0,12 МПа. Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей равно ± 0,08 МПа.

Найти вероятность того, что отклонение измеренного значения от действительного не превышает по абсолютному значению 0,15 МПа.

5.14.Определить для задачи 5.13 вероятность того, что погрешность не превышает по абсолютному значению 0,15 МПа, полагая, что систематическая составляющая погрешности отсутствует.

23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. – Введ. 2015–01–01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 60 с.

2.ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. – Введ. 2013–01–01. – М.: Стандартинформ, 2013. – 24 с.

3.ГОСТ Р 50779.22-2005 (ИСО 2602:1980) Статистические методы. Статистическое представление данных. Точечная оценка и доверительный интервал для среднего. – Введ. 2005–07–01. – М.: Стандартинформ, 2005. – 12 с.

4.Пономарев, С. В. Метрология, стандартизация, сертификация: учебник для вузов / С. В. Пономарев, Г. В. Шишкина, Г. В. Мозгова. – Тамбов: Издательство ТГТУ, 2010. – 96 с.

5.Метрология, стандартизация и сертификация в энергетике: учеб. пособие для студ. сред. проф. образования / С. А. Зайцев, А. Н. Толстов, Д. Д. Грибанов, Р. В. Меркулов. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 224 с.

6.Метрология и сертификация: методические указания к практическим занятиям / С. В. Пономарев, Г. В. Шишкина, М. Ю. Серегин, Г. В. Мозгова, А. П. Савенков. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2011. – 56 с.

7.Кузнецов, Н. Д. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам / Кузнецов Н. Д., Чистяков В. С. – М.: Энергоатомиздат, 1985 г. – 328 с.

24

25