Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системы управления химико-технологическими процессами. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 135 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

 совместные измерения – это производимые одновременно из- мерения нескольких разнородных величин для нахождения зависимости между ними;

 совокупные измерения – это производимые одновременно пря- мые измерения нескольких одноименных величин в различных сочетаниях. Искомые значения этих величин находят решением полученной системы уравнений.

Наиболее распространенными являются прямые измерения, служащие основой для более сложных видов измерений.

3.4. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Средство измерения – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным в течение известного интервала времени.

По техническому назначению СИ подразделяются на:

 меры;

 измерительные преобразователи;

 измерительные приборы.

Мера физической величины – СИ, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Меры могут быть однозначными, многозначными, представлять собой набор или магазин мер.

Измерительный преобразователь – это средство измерения, назначением которого является преобразование измеряемой величины в другую физическую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Информация с выхода измерительного преобразователя недоступна для восприятия наблюдателем. Он используется совместно с каким-либо средством измерения.

Часто в качестве синонима используется термин датчик – это конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы. Основным отличием датчика от измерительного преобразователя является именно конструктивная обособленность, т.е. датчик имеет отдельный корпус, может быть удален от измерительной аппаратуры, на которой отображаются результаты измерения, на некоторое расстояние, передавая при этом сигнал об измеряемом параметре по измерительной цепи.

Измерительный прибор представляет собой средство измерения, его назначением является получение значений измеряемой физической величины в виде, который доступен для непосредственного восприятия наблюдателем.

Наличие шкалы является главным отличием измерительного прибора от измерительного преобразователя.

По выполняемым функциям приборы классифицируются на:

 показывающий измерительный прибор, в котором предусмот- рен лишь отсчет показаний;

 регистрирующий измерительный прибор, в котором преду- смотрены запись показаний на диаграмму либо печать значений в графической или цифровой форме;

 сигнализирующий измерительный прибор, в котором при до- стижении измеряемой величиной определенного значения предусмотрена подача светового либо звукового сигнала;

 интегрирующий измерительный прибор, суммирующий пока- зания за определенный промежуток времени.

3.5. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

В процессе измерения необходимо измерять не только физическую величину, но и учитывать степень приближения результатов измерения к некоторому истинному значению, поэтому введено такое понятие, как «погрешность измерения» – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой физической величины.

Любой результат измерения является случайным, поэтому для

сиобрмнаб

х  ****)(

)(х

наб



обр



си



си



оценки его достоверности используются две характеристики: математическое ожидание М[Х] – среднее значение, вокруг которого группируются все случайные результаты измерения, и дисперсия D[X] – степень разбросанности результатов относительно математического ожидания.

В общем виде погрешность измерения имеет следующие составляющие:

где

– погрешность от нестабильности измеряемой величины х;

– погрешность наблюдателя;

– погрешность метода измерения;

– погрешность метода обработки результата;

– погрешность применяемого средства измерения.

Первые четыре составляющие погрешности измерения могут быть уменьшены или даже сведены к нулю. Последняя погрешность

– погрешность средства измерения является неустранимой погрешностью.

Таким образом, понятия погрешность измерения и погрешность средства измерения отличаются друг от друга.

По причине возникновения погрешности измерения классифицируются на:

 методические погрешности, которые обусловлены несовершен- ством самого метода измерения, приближенным характером используемых формул и т.п. причинами, они присущи всем средствам измерения, реализующим данный метод;

 инструментальные погрешности, которые вносит само средство измерения, они индивидуальны для каждого экземпляра, так как обусловлены качеством его изготовления;

 субъективные погрешности, которые вносятся самим наблюда- телем и зависят от его квалификации, внимательности и т.п.

3.6. ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

XXX 

%100







%100







начконn

XXX 

По способу выражения погрешности средства измерения подразделяются на:

 абсолютная погрешность

– это разность между

измеренными действительным значением измеряемой величины;

 относительная погрешность

– это отношение

абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах.

Приведённая погрешность

– это отношение абсо-

лютной погрешности к базовому значению, выраженное в процентах.

Абсолютная погрешность обязательно имеет знак. Ее значение, взятое с обратным знаком, называется поправкой. Эта погрешность характеризует только количественную сторону результата измерения, но не отражает качественную сторону процесса измерения.

Относительная погрешность характеризует погрешность результата измерения.

Приведенная погрешность характеризует качество измерительного прибора.

За базовое значение в измерительных приборах принят диапазон измерения

По внешним условиям применения средства измерения погрешности делятся на основную и дополнительную.

Если в условиях эксплуатации средства измерения влияющие факторы принимают нормальные значения либо находятся в пределах нормальной области этих значений, то погрешность средства измерения, формируемая в этих условиях, является основной.

Если влияющие величины не равны нормам, то к основной погрешности добавляется дополнительная погрешность, которая формируется по каждому влияющему фактору.

По характеру проявления погрешности средства измерения бывают:



 

А 106;5;4;5,2;2;5,1;1 

 

1;0;1;2;3 n

 систематическая погрешность

– это составляющая погреш-

ности, которая остается неизменной либо изменяется по определенному закону при повторных измерениях измеряемой физической величины. Данный вид погрешности стремятся исключить различными способами из результата измерения;

 случайная погрешность

– это составляющая погрешности,

которая при повторных измерениях изменяется случайным образом. Исключить ее из результата невозможно, но оценить необходимо. Для этого используются понятия теории вероятностей и математической статистики.

По зависимости между величиной погрешности и значением измеряемой величины погрешности средства измерения подразделяются на:

 аддитивная погрешность, являющаяся постоянной по величине, не зависит от значения измеряемой величины;

 мультипликативная погрешность, которая пропорциональна измеряемой величине;

 погрешность гистерезиса – это несовпадение результатов изме- рений одной и той же измеряемой величины при ее увеличении и уменьшении.

Каждому СИ присваивается определенный класс точности.

Класс точности (А) – это обобщенная метрологическая характеристика, определяющая различные свойства средства измерения и включающая в себя систематическую и случайную составляющую погрешности.

Класс точности выбирается по максимальному значению основной погрешности из следующего ряда чисел округлением в большую

сторону:

, где

Класс точности нормируется предельными значениями основной погрешности в виде абсолютной, относительной или приведенной.

Класс точности, который обозначается на средстве измерения в виде цифр, заключенных в окружность или квадрат, определяется по относительной погрешности.

При нормировании класса точности по приведенной погрешности для средства измерения с неравномерной шкалой класс точности обозначается на средстве измерения (цифра с галочкой внизу).

Для нормирования класса точности всех аналоговых средств измерения используется приведенная погрешность. Обозначается такой класс точности в виде цифр.

Класс точности характеризует, в каких пределах находится погрешность данного типа средств измерений, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств.

Контрольные вопросы по материалу третьей главы

1. Дайте определение понятию «измерение».

2. Дайте определение понятию «размер физической величины».

3. Дайте определение понятию «значение физической величины».

4. Дайте определение понятию «погрешность средства измерения».

5. По какой формуле рассчитывается абсолютная погрешность средства

измерений?

6. По какой формуле рассчитывается относительная погрешность средства

измерений?

7. Что характеризует класс точности прибора?

4. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ

Температура измеряется во всех производственных процессах. Температура – это физическая величина, которая характеризует

степень нагретости вещества.

Температура это – способность передачи тепла тела с более высокой температурой телу с более низкой температурой. Переход тепла продолжается до тех пор, пока температуры тел не сравняются и не наступит термодинамическое равновесие системы.

В процессе измерения одновременно с передачей тепла и изменением температуры тел изменяются физические свойства обоих тел.

Температура измеряется в градусах.

Для измерения температуры необходимо знать шкалу, по которой отсчитываются её значения от выбранного уровня.

Принцип построения эмпирической температурной шкалы состоит в выборе двух основных легко воспроизводимых реперных точек, которым приписывают произвольные значения температуры t1 и t2.

Температурный диапазон между этими значениями делят на равное число частей n и часть (1/n) принимают за один градус.

В большинстве случаев опорными точками являются температура кипения или затвердевания чистых веществ.

Наиболее известными шкалами являются (рис. 4.1):

 шкала Фаренгейта. В качестве нижней реперной точки, равной нулю, была взята температура смеси воды, соли и нашатыря. Температуру своего тела Фаренгейт принял за 100 градусов, а за верхнюю реперную точку принял температуру кипения воды, присвоив ей численное значение 212. Температура таяния льда в этом случае оказалась равной 32. Весь температурный диапазон между таянием льда и кипением воды Фаренгейт разделил на 180 равных частей и получился масштаб шкалы в 0 F;

 шкала Реомюра. В качестве нижней реперной точки, равной нулю, была принята температура плавления льда, а за верхнюю ре-

перную точку – температура кипения воды, присвоив ей численное

 

16,273 CtKT

 

38,255



 



 



 FKT

 

16,273



 



 



 RKT

значение 80. Весь температурный диапазон был разделен на 80 равных частей и получился масштаб шкалы в 0 R;

 шкала Цельсия. В качестве нижней реперной точки, равной ну- лю, была принята температура таяния льда (0 С), а за верхнюю реперную точку – температура кипения воды (100 С).

Рис. 4.1. Сопоставление шкал Фаренгейта, Реомюра и Цельсия

В 1848 г. английский учёный Томсон предложил температурную шкалу, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля. Шкала получила название абсолютной термодинамической шкалы, основной единицей которой является Кельвин. Градус Кельвина определяется как 1/273,16 части температуры тройной точки воды (температурой равновесия между жидкой, твёрдой водой и её паром).

Значения температур в градусах Цельсия, Фаренгейта, Реомюра и Кельвина связаны между собой приведенной формулой.

;

После введения Международной системы единиц (СИ) к применению рекомендованы две температурные шкалы. Первая шкала – термодинамическая шкала Кельвина.

Вторая рекомендованная температурная шкала – международная практическая температурная шкала МТШ-90, практически совпадающая со шкалой Цельсия. Эта шкала имеет 11 реперных точек – температуры фазовых переходов ряда чистых веществ.

Единицей измерения температуры в международной практической шкале также является 1 К.

4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Измерение температуры производится при помощи устройств,

которые используют различные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел.

Первичные измерительные преобразователи температуры могут

быть контактными и бесконтактными. Отличительной особенностью контактных термометров является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется.

Контактные средства измерения по принципу измерения делятся:

 термометры расширения;  манометрические термометры;  термометры сопротивления;  термоэлектрические термометры (термопары).

Бесконтактные термометры – это такие, для измерения которыми

нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений интегрального теплового или оптического излучения нагретого тела.

Бесконтактные термометры делятся:

 пирометры излучения;  радиометры;  тепловизоры.

4.2. ТЕРМОМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ

Рис. 4.2. Манометрический термометр

И ТЕРМОМЕТРЫ МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ

Термометры расширения подразделяются на жидкостные стек-

лянные термометры и манометрические термометры.

Принцип действия манометрических термометров основан на за-

висимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры.

Термосистема манометрического термометра состоит из термо-

баллона 1, пружинного манометра 2 и капилляра 3. Чувствительный элемент термометра (термобаллон) погружается в объект измерения, и термометрическое вещество в термобаллоне достигает температуры

измеряемой среды. При изменении температуры рабочего вещества в термобаллоне изменяется давление, которое через капиллярную трубку передается на пружинный манометр, шкала которого отградуирована в градусах Цельсия.

Манометрические термо-

метры (рис. 4.2) часто исполь-

зуют в системах автоматического регулирования температуры как бесшкальные приборы с дистанционной передачей показаний.

В соответствии с агрегатным состоянием рабочего вещества

в термосистеме манометрические термометры подразделяют на газовые, жидкостные и конденсационные. По устройству термометры всех типов аналогичны:

 жидкостные манометрические термометры;  конденсационные манометрические термометры;  газовые манометрические термометры.

Достоинствами манометрических термометров являются сравни-

тельная простота конструкции, возможность дистанционного измере-

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 135 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]