Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология и измерительная техника на базе измерительных преобразователей «Корунд». Практикум
.pdf
4. Порядок проведения работы
1
Задание 1.
Определить статическую характеристику средства
измерения.
Выполнение задания.
Снимите значения выходного сигнала в зависимости от
входного в 5 – 10 точках диапазона измерения. Затем
снимите значения выходного сигнала при тех же значениях
входного, двигаясь в обратную сторону.
Повторите опыт ещё раз.
Результаты измерений занесите в таблицу.
Задание 2.
Получить массив данных в одной точке диапазона
измерения.
Выполнение опыта.
Проведите 40 измерений выходного сигнала, приближаясь
к этому значению со стороны больших и меньших значений
входного сигнала.
Запишите значения выходного сигнала.
Задание 3.
Обработка результатов измерений.
Выполнение опыта.
Используя программы АСК и МАСК, с помощью
компьютера получите значения линейной (коэффициенты a,
b) и квадратичной (коэффициенты a, b и c) аппроксимации
экспериментальных данных, а также ошибки аппроксимации
, 2.
Постройте статическую характеристику средства
измерения на миллиметровой бумаге форматом А4 (на одном
листе – два графика).
Введите массив данных, снятых в одной точке диапазона
измерения, получите и запишите значения оценок
71
математического ожидания
Х
и СКО для трёх, пяти,
десяти, пятнадцати, двадцати, тридцати и сорока измерений.
По заданной преподавателем доверительной вероятности
Р и числу измерений N найдите коэффициент Стьюдента tСт,
а затем границу доверительного интервала Х. В
соответствии с ГОСТ запишите результат измерения.
Пользуясь измеренными и действительными значениями
величины, определите абсолютную, относительную и
приведённую погрешности измерения.
Постройте график распределения относительной
погрешности по диапазону.
Определите метрологические характеристики средства
измерения.
Постройте гистограмму и полигон распределения
показаний средства измерения в одной точке диапазона.
Проверьте нормальность закона распределения массива
данных, снятых в одной точке диапазона измерения.
Выбрав наибольшую приведённую погрешность, сравните
её с классом точности средства измерения.
Сделайте вывод о метрологической пригодности
поверяемого средства измерения.
4.1. Измерительный преобразователь температуры
«Корунд – Т»
Температура (лат. temperatura – надлежащее смешение,
нормальное состояние) – физическая величина,
характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.
В равновесных условиях температура пропорциональна
средней кинетической энергии частиц тела. Температура
определяет: распределение образующих систему частиц по
уровням энергии (статистика Больцмана. L. Boltzmann –
австрийский физик ХIX века) и распределение частиц по
скоростям (распределение Максвелла. J. Maxwell –
английский физик ХIХ века), степень ионизации вещества
72
(формула Саха. М. Саха – индийский физик и астрофизик ХХ
века), спектральную плотность излучения (закон излучения
Планка. M. Plank – немецкий физик ХIХ – ХХ веков), полную
объёмную плотность излучения (закон излучения СтефанаБольцмана. I. Stefan – австрийский физик ХIХ века) и многое
другое.
Температурный диапазон физических явлений
исключительно широк и теоретически не ограничен:
практически от абсолютного нуля до 10
14
К и выше.
За единицу абсолютной температуры в СИ принят
кельвин (К) (по имени английского физика У. Томсона (W.
Thomson), с 1892 года за научные заслуги лорда Кельвина,
Kelvin).
Кельвин - единица термодинамической температуры,
равная 1/273,16 части термодинамической температуры
тройной точки воды.
Тройная точка – это точка, соответствующая равновесному сосуществованию трёх фаз (от греч. -
проявление) вещества. Так вода в этой точке находится
одновременно в твёрдом, жидком и газообразном состоянии.
Широко используется также градус Цельсия (оС),
названный в честь шведского астронома и физика XVIII века
Celsius.
Температура по шкале Цельсия t связана с температурой
по Кельвину T равенством
t = T + 273,16, (4.1.1)
причём 1
о
С = 1 К.
В зависимости от принципа действия промышленные
приборы для измерения температуры классифицируют на
следующие группы.
Манометрические термометры основаны на изменении
давления рабочего вещества при постоянном объёме с
изменением температуры.
Термоэлектрические термометры представляют собой
термоэлектрический преобразователь (термопару), действие
которого основано на использовании зависимости
термоэлектродвижущей силы от температуры.
73
Термометры сопротивления (терморезисторы) содержат
термопреобразователь сопротивления, действие которого
основано на использовании зависимости электрического
сопротивления чувствительного элемента (про-водника или
полупроводника) от температуры.
Пирометры (от греч. – огонь и …метр) излучения,
принцип действия которых основан на использовании
теплового излучения нагретых тел.
Задание 1.
Определить статическую характеристику измерительного
преобразователя температуры «Корунд - Т».
Выполнение опыта.
Схема включения преобразователя «Корунд – Т» при-
ведена на рис. 2.2.2, см. первый лабораторный стенд на
рис. 3.1.
Подключите к выходу «Корунда – Т» (нижние клеммы 5
на лабораторном стенде) миллиамперметр или измеритель –
калибратор «Корунд – ИК».
На рис. 4.1.1 представлена схема лабораторной установки.
С помощью тумблера 1 подайте напряжение на
измерительный преобразователь «Корунд–Т».
Поместите термозонд в сосуд с водопроводной водой. Не
менее, чем через минуту, измерьте температуру этой воды с
помощью стеклянного термометра и одновременно снимите
показания термопреобразователя. Затем долейте горячей
воды, перемешайте её и снова проведите измерение и т.д.
После этого запишите показания термопреобразователя в тех
же точках, доливая в сосуд холодную воду.
Повторите опыт ещё раз.
Результаты измерений занесите в табл. 4.1.1.
74
3
Температура стеклянного
термометра t (X), оС
20 40 60 80 100
Вых. сигнал «Корунда-Т»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунда-Т»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунда-Т»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунда-Т»
I (Y), мА
2
1
4
5
2
1
4
Рис. 4.1.1. Схема лабораторной установки для изучения
преобразователя температуры «Корунд – Т»:
1 – блок питания БПД-2К-24; 2 – «Корунд – Т»; 3 – сосуд с
водой; 4 – миллиамперметр; 5 – магнитная мешалка
Задание 2.
Обработка результатов измерений.
Таблица 4.1.1
Результаты измерений
75
Выполнение опыта
S
F
Определите метрологические характеристики измерительного преобразователя температуры «Корунд – Т».
Сделайте вывод о метрологической пригодности поверяемого измерительного преобразователя температуры
«Корунд – Т».
4.2. Измерительный преобразователь избыточного
давления «Корунд - ДИ»
Давление – физическая величина, характеризующая
интенсивность нормальных (перпендикулярных к
поверхности) сил, с которыми одно тело действует на
поверхность другого.
Если сила распределена вдоль поверхности равномерно,
то давление Р на любую часть поверхности
Р =
, (4.2.1)
где S – площадь этой поверхности, F – сумма приложенных
перпендикулярно к ней сил.
В СИ давление измеряют в паскалях (Па), названных в
честь французского учёного ХVII века Б. Паскаля (B. Pascal).
Существуют также внесистемные единицы давления:
физическая атмосфера (атм), техническая атмосфера (ат), бар,
а также мм вод. ст. и мм рт. ст.
Между этими единицами соблюдаются следующие
соотношения: 1 Па = 1 Н/м
2
= 10 дин/см2 = 0,102 кгс/м2 = 10-5
бар = 9,87 10-6 атм = 7,50 10-3 мм рт. ст. = 0,102 мм вод. ст.
Единица силы названа в честь гениального английского
философа, математика, физика ХVII – ХVIII веков – сэра I.
Newton.
По принципу действия приборы для измерения давления
делят на следующие:
- жидкостные, основанные на уравновешивании
измеряемого давления гидростатическим давлением столба
жидкости;
76
- деформационные (пружинные), измеряющие давле-ние
по величине деформации (от лат. deformatio – изменение
формы) различных упругих элементов (трубчатой пружины,
сильфона, мембраны) или по развиваемой ими силе;
- электрические, основанные на преобразовании давления
в какую-нибудь электрическую величину, либо на изменении
электрических свойств материала под действием давления.
Задание 1.
Определить статическую характеристику измерительного
преобразователя избыточного давления «Корунд– ДИ».
Выполнение опыта.
Схема включения преобразователя «Корунд-ДИ»
приведена на рис. 2.3.4, см. второй лабораторный стенд на
рис. 3.2.
Подключите к выходу «Корунда – ДИ» (нижние клеммы 6
на лабораторном стенде) миллиамперметр или измерителькалибратор «Корунд – ИК».
На рис. 4.2.1 представлена схема лабораторной установки.
С помощью тумблера 1 подайте напряжение на
измерительный преобразователь «Корунд – ДИ».
Залейте воду в мерный цилиндр 2 и, сливая её с помощью
трёхходового крана 3, установите показания «Корунда – ДИ»
на ноль.
Налейте воды до уровня 10 мм и снимите показания
измерительного преобразователя давления. Затем снимите
показания преобразователя при уровне (давлении) воды в 20
мм и т.д. После этого запишите показания «Корунда – ДИ» в
тех же точках, двигаясь в обратную сторону.
77
Давление водяного
столба Р (X), мм вод. ст.
Вых. сигнал «Корунд–ДИ»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунд–ДИ»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунд–ДИ»
I (Y), мА
Вых. сигнал «Корунд–ДИ»
I (Y), мА
2
1
3
4
5
Рис. 4.2.1. Схема лабораторной установки для изучения
преобразователя «Корунд – ДИ»:
1 – миллиамперметр; 2 – «Корунд – ДИ»; 3 – блок питания
БПД-2К-24; 4 – стеклянная трубка; 5 – трёхходовой кран
Результаты измерений занесите в табл. 4.2.1.
Таблица 4.2.1
Результаты измерений
Повторите опыт ещё раз.
Задание 2.
Получить массив данных выходного сигнала I в одной
точке диапазона измерений.
78
Выполнение опыта.
Проведите 40 измерений значения выходного тока I
преобразователя «Корунд–ДИ» в одной точке диапазона
измерений (по заданию преподавателя), приближаясь к ней
со стороны больших и меньших значений Р.
Запишите значения выходного сигнала I.
Задание 3.
Обработка результатов измерений.
Выполнение опыта.
Определите метрологические характеристики изме-
рительного преобразователя избыточного давления
«Корунд–ДИ».
Сделайте вывод о метрологической пригодности поверяемого измерительного преобразователя «Корунд–ДИ».
4.3. Измерительный преобразователь разности давлений
«Корунд-ДД»
Задание 1.
Определить статическую характеристику измерительного
преобразователя разности давлений «Корунд–ДД».
Выполнение опыта.
Схема включения преобразователя «Корунд-ДД» при-
ведена на рис. 2.3.4, см. третий и четвёртый лабораторные
стенды на рис. 3.3, 3.4.
Подключите к выходу «Корунда–ДД» (нижние клеммы 7
на четвёртом лабораторном стенде) миллиамперметр или
измеритель-калибратор «Корунд – ИК».
На рис. 4.3.1 представлена схема лабораторной установки.
Включите тумблер на четвёртом лабораторном стенде,
при этом загорится зелёный индикатор на БИКОР-01.
Установите ноль прибора. Для этого залейте примерно по
150 мл воды в цилиндрические мерные сосуды, чтобы на
миллиамперметре установился ноль.
79
5
4
3
Если миллиамперметр не показывает ноль, то надо
добиться его установления, доливая жидкость небольшими
порциями в правый или левый цилиндрический мерный
сосуд в зависимости от того, в какую сторону отклоняются
показания вторичного прибора от нуля. В левый мерный
сосуд, если показания больше нуля, и в правый, если меньше.
Для слива воды из цилиндрических мерных сосудов нужно
использовать штуцеры, расположенные на «+» и «-» камерах
измерительного преобразователя «Корунд - ДД».
1 2
Рис. 4.3.1. Схема лабораторной установки для изучения
преобразователя «Корунд – ДД»:
1 – «+» цилиндрический мерный стакан; 2 – «-» цилинд-
рический мерный стакан; 3 - миллиамперметр; 4 – «Корунд –
ДД»; 5 – блок питания БПД-2К-24
Отмерьте мерным сосудом со шкалой 0 – 100 мл объём
воды V = 20 мл, что соответствует 10 мм водяного столба в
цилиндрическом мерном сосуде.
Вылейте эту воду в левый цилиндрический мерный стакан,
который присоединён к «+» камере «Корунд -ДД».
Подождите не менее 20 секунд и снимите показания с
миллиамперметра.
Затем снимите значения выходного сигнала при разности
уровней (давлении), равной 20 и 25 мм.
Результаты измерений занесите в табл. 4.3.1.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]