Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Конструирование и производство приборов»
Физические основы измерений
Учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-38 01 01
«Механические и электромеханические приборы и аппараты»
Учебное электронное издание
М и н с к 2 0 1 2
1
УДК 621.391.1 (075.8)
А в т о р ы :
С.С.САВИЦКИЙ.
Р е ц е н з е н т ы :
В.Г.СМИРНОВ. Зам.директора БелГИПК работников метрологии и стандартизации, кандидат технических наук, профессор. В.Г.ЛЫСЕНКО. Доцент кафедры «Стандартизация, метрология и информационные системы» кандидат технических наук, доцент.
Учебно-методическое пособие содержит общие сведения об электрических измерениях неэлектрических величин, об первичных измерительных преобразователях, их метрологических характеристиках и области применения.
Белорусский национальный технический университет пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь Тел.(017) 293-91-97 факс (017) 292-91-37
Регистрационный № БНТУ/ПСФ80 – 14.2012
© БНТУ, 2012 © Савицкий С.С., 2012
2
|
Оглавление |
Оглавление.................................................................................................................... |
2 |
ПРЕДИСЛОВИЕ .......................................................................................................... |
4 |
1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ И
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЕ ....................................................... |
5 |
|
1.1. |
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...................................................................... |
5 |
1.2. |
ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ........................................................................................ |
6 |
1.3.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ..................................................................................................................... |
8 |
2. ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ......................... |
16 |
2.1.ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ТЕПЛОВОЙ
ИНЕРЦИОННОСТЬЮ..................................................................................................................... |
16 |
2.2.ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ И
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ.................................................................................................... |
18 |
|
2.3. |
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ И |
|
АКУСТИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ И РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ |
|
|
ПАРАМЕТРАМИ............................................................................................................................. |
23 |
|
2.4. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МЕХАНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ |
|
|
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ................................................................................................................... |
28 |
|
3. |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН......................... |
36 |
3.1. РЕОСТАТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ................................................................................... |
36 |
|
3.2. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.................................................................... |
41 |
|
3.3. ЕМКОСТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.................................................................................... |
47 |
|
3.4. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ............................................................... |
52 |
|
3.5. ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ............................................................................... |
59 |
|
3.6. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ................................................................. |
65 |
|
3.7. ИНДУКЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ........................................................................... |
71 |
|
3.8. МАГНИТОУПРУГИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ....................................................................... |
76 |
|
3.9. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.............................................................. |
81 |
|
3.10. ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ.............................................................................................................. |
86 |
|
3.11. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ............................................................................................ |
95 |
|
3.12. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ......................................................... |
101 |
|
Литература................................................................................................................ |
107 |
|
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Задачи интенсификации производства, стоящие перед промышленностью и наукой нашей страны, требуют создания новых и совершенствования имеющихся технологических процессов и материалов, строгого контроля качества продукции. Возрастает роль измерений как в научном эксперименте, так и на производстве. Это в полной мере относится к измерениям электрических и неэлектрических величии, методы которых имеют широкую область применения, отличаются универсальностью, быстродействием, совместимостью с новыми техническими средствами.
Новые возможности открылись перед измерительной техникой после появления микропроцессоров, применение которых позволило не только существенно увеличить точность и быстродействие приборов, расширить их функциональные возможности, но и разработать качественно новые "интеллектуальные" устройства, способные производить управление процессом измерения, автоматически выбирал, необходимый диапазон измерений, осуществлять автокалибровку, обрабатывать результаты измерения и представлять их оператору в упорядоченной форме. Имеется также возможность объединения нескольких взаимно дополняющих приборов вместе с ЭВМ в единый информационно-вычислительный комплекс.
Усложнение технологических циклов привело к необходимости одновременного определения большого числа параметров и физических величин, возросла роль динамических измерений. Автоматизация сложных производственных процессов неразрывно связана с применением информационно-измерительных систем, обеспечивающих получение оперативной измерительной информации в должном объеме и эффективное управление течением технологического процесса.
4