Сущность проведения измерений и приборы
1. Измерение длины
Основная мера длины - метр. Рулетка - та же линейка, но выполненная в виде гибкой ленты из тонкого металла или ткани. Штангенциркуль представляет собой линейку с миллиметровыми делениями (основная шкала) и перемещающуюся по ней подвижную рамку
2. Измерение углов
Для измерения и построения углов на чертежах применяется транспортир-линейка в виде круга или полукруга, с нанесенными значениями углов (обычно в градусах). Исключительно точными приборами для измерения углов являются автоколлиматоры. Наиболее чувствительные из них способны фиксировать подъем или опускание конца площадки длиной 1 м всего на 1 мкм (0,001 мм).
3. Измерение массы
За единицу массы принят килограмм. Измеряют массу с помощью весов. Рычажные - весы представляют из себя две чаши,
- пружинные - который можно увидеть в магазинах, представляет собой пластину, подпираемую пружиной.
4. Измерение температуры
С точки зрения термодинамики, температура характеризует энергию молекул данного тела. Чем больше энергия молекул, тем быстрее он движутся, а значит тем больше нагрето тело. Различают следующие виды средств электротехнических измерений:
- меры - средства измерений, предназначенные для воспроизведения физической величины с определенной точностью;
- электроизмерительные приборы - средства электротехнических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации;- измерительные преобразователи
- средства электротехнических измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме;
- электроизмерительные установки;- измерительные информационные системы.- амперметры - для измерения силы тока;- вольтметры - для измерения напряжения;- омметры - для измерения сопротивления;- ваттметры - для измерения мощности и другие.
Измеримтельный прибомр -- средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператора. Показывающий измерительный прибор -- измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний значений измеряемой величины. Регистрирующий измерительный прибор -- измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений может осуществляться в аналоговой или цифровой формах. Различают самопишущие и печатающие регистрирующие приборы.
Классификация
По методу измерений. Измерительный прибор прямого действия -- измерительный прибор, например, манометр, амперметр в котором осуществляется одно или несколько преобразований измеряемой величины и значение её находится без сравнения с известной одноимённой величиной. Измерительный прибор сравнения -- измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно. Параметры. Диапазон измерений -- область значений измеряемой величины, на который рассчитан прибор при его нормальном функционировании. Порог чувствительности -- некоторое минимальное или пороговое значение измеряемой величины, которое прибор может различить. Точность -- способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя (предел допустимой погрешности или неопределённость измерения).
3) Электромагнитный прибор. Измерительный прибор, принцип действия которого основан на взаимодействии магнитного поля, пропорционального измеряемой величине, с сердечником, выполненным из ферромагнитного материала. Основные элементы Э. п.: измерительная схема, преобразующая измеряемую величину в постоянный или переменный ток, и измерит, механизм электромагнитной системы Электрический ток в катушке электромагнитной системы создаёт электромагнитное поле, втягивающее сердечник в катушку, что приводит к возникновению на оси вращающего момента, пропорционального квадрату силы тока, протекающего по катушке. В результате действия на ось пружины создаётся момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси. При взаимодействии моментов ось и связанная с ней стрелка поворачиваются на угол, пропорциональный квадрату измеряемой величины. Электроизмерительные приборы -- класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений -- меры, преобразователи, комплексные установки. Амперметр переменного тока.Вольтметр переменного тока. Омметр. Мультиметр
Магнитоэлектрическая система состоит из двух частей. Неподвижная часть состоит из постоянного магнита 1, его полюсных наконечников 2 и неподвижного сердечника 3. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником существует сильное магнитное поле.Подвижная часть измерительного механизма состоит из легкой рамки 4, обмотка которой навивается на алюминиевый каркас, и двух полуосей 5, неподвижно связанных с каркасом рамки. Концы обмотки припаяны к двум спиральным пружинам 6, через которые в рамку подводится измеряемый ток. К рамке прикреплены стрелка 7 и противовесы 8.
В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником устанавливается рамка. Ее полуоси вставляются в стеклянные или агатовые подшипники. При прохождении тока по обмотке рамки последняя стремится повернуться, но ее свободному повороту противодействуют спиральные пружины. И тому углу, на который рамка все же развернется, оказывается, соответствует определенная сила тока, который протекает по обмотке рамки. Иными словами, угол поворота рамки пропорционален силе тока. Фиксируют угол поворота рамки по стрелке, которая к рамке жестко прикреплена. Так как угол поворота стрелки пропорционален силе тока, то шкала измерительного прибора магнитоэлектрической системы равномерная. Принцип работы магнитоэлектрической системы измерительного прибора состоит во взаимодействии магнитного поля, которое создаёт постоянный магнит, с током в обмотке подвижной части, представляющая собой беглую рамку с обмоткой. С нитями (растяжками) соединены выводы обмотки, через них обмотка совмещена с внешней электрической цепью. Указательная стрелка укреплена на нити, в дальнейшем она перемещается при повороте рамки, которая с обмоткой находятся в воздушном зазоре между полюсных наконечников и сердечником, изготовленным из стали. Магнитное поле в данном воздушном зазоре однородное за счёт конструкции, а также взаимному расположению магнитной части прибора, состоящего из магнитопровода, постоянного магнита, сердечника и полюсных наконечников.
5. Неподвижная часть прибора электромагнитной системы представляет собой катушку, по обмотке которой протекает ток. За счет этого в зазоре катушки возникает магнитное поле. В зазор втягивается якорь 2, изготовленный из мягкой стали, который составляет подвижную часть прибора. На оси якоря имеется спиральная пружина 3, противодействующая втягиванию якоря в зазор катушки. В результате сидящая на оси стрелка 4 поворачивается на определенный угол, зависящий от силы тока.принцип действия которого основан на взаимодействии магнитного поля, пропорционального измеряемой величине, с сердечником, выполненным из ферромагнитного материала.
Основные элементы
Электромагнитный прибор: измерительная схема, преобразующая измеряемую величину в постоянный или переменный ток, и измерит, механизм электромагнитной системы Электрический ток в катушке электромагнитной системы создаёт электромагнитное поле, втягивающее сердечник в катушку, что приводит к возникновению на оси вращающего момента, пропорционального квадрату силы тока, протекающего по катушке. В результате действия на ось пружины создаётся момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси. При взаимодействии моментов ось и связанная с ней стрелка поворачиваются на угол, пропорциональный квадрату измеряемой величины. При равенстве моментов стрелка останавливается.
6. Электродинамический прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Электродинамический прибор состоит из измерительного преобразователя, преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы Наиболее распространены Электродинамический прибор с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается. Электродинамический прибор -- наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Электродинамический прибор для измерения напряжения и силы тока (вольтметры и амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (ваттметры).
7. Термоэлектрический прибор измерительный, прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями. Термопреобразователь состоит из термопары (или нескольких термопар) и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэдс, измеряемая магнитоэлектрическим измерителем. Для расширения пределов измерения термопреобразоватслей (по току от 1 а и выше) используют высокочастотные измерительные трансформаторы тока.Термоэлектрический прибор обеспечивают сравнительно большую точность измерений в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы кривой тока, протекающего через нагреватель. Их основные недостатки -- зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительное собственное потребление мощности, недопустимость больших перегрузок (не более чем в 1,5 раза). Применяются преимущественно для измерения действующего значения силы переменного тока (от единиц мка до нескольких десятков а) в диапазоне частот от нескольких десятков гц до нескольких сотен Мгц с погрешностью 1--5%.
8. Контрольно-измерительные приборы На автомобилях МАЗ устанавливают контрольно-измерительные логометрические приборы магнитоэлектрического типа: указатель температуры воды, указатель уровня топлива, указатели давления воздуха и указатель давления масла, спидометр. Указатель температуры воды состоит из корпуса, в котором смонтирован пластмассовый каркас, несущий на себе обмотки К1, К2 и КЗ). Между обмотками помещена ось, на которую насажены постоянный дисковый магнит 4 и стрелка прибора. В одном углу каркаса запрессован постоянный магнит 3. При отсутствии тока в цепи взаимодействуют поля магнитов 4 и 3 и устанавливают стрелку в крайнее левое положение. При включении тока последний проходит последовательно соединенные обмотки К2 и КЗ и резистор (сопротивление температурной компенсации). Одновременно ток проходит по катушке К1 и через нее по полупроводниковому резистору R, установленному в корпусе датчика 1 указателя 2 температуры. Полупроводниковый резистор датчика изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры и тем самым регулирует силу тока в цепи катушки К1. Так как в катушках К2 и КЗ сила тока не изменяется, то положение стрелки прибора зависит от взаимодействия постоянных магнитных полей катушек К2 и КЗ с полем катушки К1, изменяющим свою величину. Результирующее поле всех катушек устанавливает дисковый магнит 4, связанный со стрелкой, в соответствующее положение.Логометрический указатель для реостатного датчика представляет собой конструкцию, аналогичную описанной выше для указателей термометров. Механизмы логометрических манометров на 12 и 24 В одинаковые, но для напряжения 24 В последовательно в цепь питания указателя ставят добавочный резистор.Манометры с трубчатой пружиной
9. АЦП -- электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. Разрешение АЦП -- минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП -- связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП. Цифровые измерительные приборы LUMEL предназначены для измерения постоянного тока и напряжения; переменного тока и напряжения; температуры; сопротивления; оборотов; числа импульсов, времени работы, периода, частоты, скорости вращения и других параметров. Цифровые измерительные приборы для регистрации параметров однофазной сети с RS485 (N30P).
10. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) -- устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами. широтно-импульсный модулятор -- простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром низких частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi (класс аппаратуры) аудиотехнике;
11. Измерение тока
Для измерения тока в цепи служат амперметры, включаемые последовательно в цепь, где производится определение величины тока. Чтобы ток в цепи при включении амперметра не изменился, необходимо сопротивление его обмотки делать очень малым. Для этого обмотку амперметра делают из небольшого числа витков толстой проволоки. Чтобы расширить пределы измерения амперметра, применяют шунты. Шунты представляют собой манганиновые пластины или стержни, впаянные в медные или латунные наконечники. Шунт включается в цепь последовательно. Параллельно ему включается амперметр. Ток I в цепи А разветвляется обратно пропорционально сопротивлениям обмотки амперметра ra и шунта rш:
Ia/Iш= rш/ra, причем Iш=I- Ia,
Измерение напряжения.Для измерения напряжения употребляются вольтметры. Вольтметры включаются параллельно тому участку цепи, где необходимо измерить напряжение. Чтобы прибор не потреблял большой ток и не влиял на величину напряжения цепи, обмотка его должна иметь большое сопротивление. Чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем точнее он будет измерять величину напряжения. Для этого обмотка вольтметра изготовляется из большого числа витков тонкой проволоки.
Для расширения пределов измерения вольтметров употребляются добавочные сопротивления,включаемыепоследовательно с вольтметрами. В этом случае напряжение сети распределяется между вольтметром и добавочным сопротивлением. Величину добавочного сопротивления необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы в цепи с повышенным напряжением по обмотке вольтметра проходил тот же ток, что и при номинальном напряжении. Ток, на который рассчитана обмотка прибора,
Iв=U/rв.
12. Мощность постоянного тока
Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени. Мощность переменного тока-Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность -- мнимой частью, полная мощность -- модулем, а угол ц (сдвиг фаз) -- аргументом. Полная мощность-Полная мощность -- величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: S = U?I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: , где Р -- активная мощность, Q -- реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности -- вольт-ампер (VA, ВА).
13.Измерение сопротивления
Мегомметры служат для измерения сопротивления отдельных частей электротехнических установок по отношению к «земле» и друг относительно друга. Согласно правилам сопротивление изоляции проводов должно быть не менее чем 1000 Ом на каждый вольт рабочего напряжения. Так, например, для сети с рабочим напряжением 220 В сопротивление изоляции должно быть не менее 220 000 Ом, или 0,22 МОм.
Измерение сопротивления изоляции должно производиться напряжением, по возможности равным рабочему, и во всяком случае напряжением, не меньшим 100 В. Мегомметры, показания которых зависят от напряжения, состоят из источника напряжения и измерителя. Если последовательно в цепь включить регулируемое сопротивление r, то показания измерителя (вольтметра) будут зависеть от величины этого сопротивления (при постоянном напряжении цепи). При r=0 показание вольтметра будет небольшим, при r=? вольтметр покажет нуль. Включая различные сопротивления, можно отградуировать шкалу измерителя непосредственно в омах (килоомах, мегаомах). В дальнейшем таким прибором можно воспользоваться для измерения сопротивлений, если применить источник энергии с напряжением, равным напряжению при градуировке.
14. Измерение неэлектрических величин электрическими методами
Широкое распространение измерения неэлектрических величии (температуры, угловых и линейных размеров, механических усилий и напряжений, деформаций, вибраций, химического состава и т.д.) электрическими методами обусловлено теми преимуществами, которыми они обладают по сравнению с другими методами. При этом создается возможность дистанционного измерения и контроля неэлектрических величин с одного места (пульта управления); измерения быстро изменяющихся неэлектрических величин; автоматизации управления производственным процессом.
Обычно такие приборы состоят из датчика и измерительного устройства. Измерительное устройство - это один из электрических приборов, рассмотренных выше. Индуктивные преобразователи. В них при изменении положения разъемных частей магнитопровода (например, под действием силы, давления, линейного перемещения) меняется индуктивность катушки. Емкостные преобразователи. Могут быть использованы в качестве датчиков перемещения, влажности, химсостава воздуха и др. Фотоэлектрические преобразователи. В них измерительный прибор реагирует на изменение освещенности, температура, перемещения и др. Индукционные преобразователи. Работают на принципе преобразования неэлектрической величины (например, скорости, ускорения) в индуктированную ЭДС. Термоэлектрические преобразователи. Основаны на возникновении термо ЭДС и ее зависимости от температуры.
Пьезоэлектрические преобразователи. Работают на принципе возникновения ЭДС при воздействии усилий на кристаллы некоторых материалов.
15. Манометр сопротивления
электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от измеряемого давления;
16. Пьезоэлектрический манометр
электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости электрического заряда пьезоэлемента от измеряемого давления; Пьезоэлектрические манометры пригодны для измерения очень малых давлений, так как даже самое ничтожное количество электричества на электродах пластинок может быть усилено посредством специальных устройств -- усилителей, как это делается, например, в радиоприёмниках. Но такими манометрами можно измерять и огромные давления, поскольку прочность кварца очень велика. К числу достоинств пьезоэлектрических манометров относится также возможность измерения давлений на расстоянии. При этом непосредственно на исследуемом объекте устанавливается только сам манометр. Усилительное же устройство и измерительные приборы могут удаляться на значительное расстояние, поскольку связь между ними и манометром осуществляется по проводам. В обычных механических манометрах такая связь требует сложного передаточного устройства с рычажным механизмом или особого трубопровода. Пьезоэлектрические манометры применяются в ряде отраслей народного хозяйства нашей страны. На железнодорожном транспорте с их помощью исследуют давление, которое оказывает на рельсы проходящий поезд. В станкостроении определяют давления и усилия, возникающие при работе станков. В метеорологии начинают находить применение пьезоэлектрические барометры -- приборы для измерения атмосферного давления. Были разработаны и пьезоэлектрические методы измерения кровяного давления, а также давление соков в стеблях и стволах растений.
17. Тензопреобразователи на полупроводниках
Основные механические величины: Сила, нагрузка, вес (Н), Линейная нагрузка (Н/м), Механическое напряжение, модуль упругости (Па), Момент силы,момент пары сил (Н•м), Работа (энергия) (Дж), Мощность(Вт). Полупроводниковые тензопреобразователи отличаются от проволочных и фольговых большим (до 50%) изменением сопротивления придеформации и более высоким пределом чувствительности к температуре (в 10...20 раз).Их преимущества заключаются в более высоком коэффициенте тензочувствительности, малых размерах больших значениях выходного сигнала. Для тензопреобразователей чаще применяют германий и кремний в виде пластин толщиной 0,03...0,2 мм, шириной 0,5...1 мм и длиной (базой) 3...15 мм. Существует несколько способов изготовления полупроводниковых тензопреобразователей: вырезание из полупроводникового монокристалла; выращивание монокристалла посредством конденсации паров; нанесение на некоторые виды подложек тонких пленок со свойствами монокристаллов; получение диффузионным способом.
18. Частота вращения
Это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения -- секунда в минус первой степени (с?1, s?1), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.
19.Электромагнитные расходомеры
Электромагнитные расходомеры могут быть выполнены как с постоянными, так и с электромагнитными, питаемыми переменным током частотой. Эти электромагнитные расходомеры имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.
Погрешность данных приборов определяется в основном погрешностями их градуировки и измерения разности потенциалов Е. Однако электрохимические процессы в потоке жидкости, различные помехи и наводки, непостоянство напряжения питания и другие, не позволяют пока получить той потенциально высокой точности измерений расхода, которая вытекает из принципа действия данного типа расходомеров. Так, изготовляемые в СССР электромагнитные расходомеры, несмотря на индивидуальную градуировку, (на высокоточных расходомерных стендах) и весьма совершенные средства измерения Е имеют класс точности 1,0-- 2,5 %.. недостатком электромагнитных расходомеров с постоянным электромагнитом, ограничивающим их применение для измерения слабопульсирующих потоков, является поляризация измерительных электродов, при которой изменяется сопротивление преобразователя, а следовательно, появляются существенные дополнительные погрешности.
20. Ультразвуковые расходомеры
Ультразвуковые расходомеры - это измерительный прибор предназначенный для измерения и коммерческого учета расхода и объема воды и различных газов. Для контроля расхода и учета воды и теплоносителей с середины прошлого века в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры. Преимущества ультразвуковых расходомеров: малое или вообще полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность расходомеров (так как нет подвижных механических элементов), высокая точность, быстродействие приборов, помехозащищенность - определили их широкое распространение. Существуют три основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвука: время-импульсный метод (фазового сдвига), доплеровские расходомеры, метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционный).
21. Теплосчетчик СТ-10
Теплосчетчик СТ-10 - современный составной измерительный прибор, разработанный и производимый специалистами ЗАО "Тепломер". Он предназначен в для измерения и учета тепловой энергии (количества теплоты), параметров и расхода (объема) теплоносителя в закрытых и открытых системах теплоснабжения на любых объектах - от квартиры в жилом доме до крупного объекта теплоэнергетики. Теплосчетчики выпускаются в большом количестве модификаций, позволяющих в полной мере удовлетворить любые требования к узлу учета тепловой энергии или воды. Состав теплосчетчика. Вычислитель тепловой энергии ВТЭ-1;
Счетчики горячей воды или расходомеры различных принципов действия: тахометрический ВСТ с выходом "магнитоуправляемый контакт", или электромагнитный расходомер - счетчик ВСЭ, или ультразвуковой расходомер - счетчик ULTRAHEAT 2WR7 или другие.
Комплекты термопреобразователей сопротивления Pt 500.
22. Уровнемеры акустические
Уровнемер - это прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в открытых и закрытых резервуарах и хранилищах. виды жидкостей, в том числе газообразующие, сыпучие и другие материалы. Уровнемеры иногда называют датчиками/сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Акустические (ультразвуковые). В акустических, или ультразвуковых, уровнемерах используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость-газ. Действие уровнемеров этого типа основано на измерении времени прохождения импульса ультразвука от излучателя до поверхности жидкости и обратно. Уровнемер состоит из трубчатого акустического резонатора, верхний конец которого закрывает головка уровнемера. Нижний, открытый конец резонатора погружается в контролируемую жидкость. Резонатор может выполняться из цельного отрезка трубы или состоять из соединенных между собой секций. жидкости, и интерфейсный канал выдачи измеряемой величины в АСУТП. Принцип действия основан на отражении ультразвуковых волн от границы раздела жидкость-газ(воздух) или на зависимости коэффициента прохождения ультразвука в сигнальном зазоре среды.
Под воздействием вынужденных колебаний в трубчатом акустическом резонаторе устанавливаются ряды стоячих волн, длины которых кратны длине резонатора. Принцип действия уровнемера основан на измерении интервала между частотами ряда резонансных колебаний, возбуждаемых в воздушной полости резонатора. При вычислении интервала частот используется цифровое преобразование входного сигнала, называемое кепстр. Использование принципа резонанса акустических волн в трубчатом резонаторе, заполненном воздухом или другим газом, при разработке уровнемеров позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерений.
23. Уровнемер емкостный
Уровнемер емкостный обеспечивает измерение текущего уровня и сигнализацию двух перестраиваемых предельных уровней воды, молока, пива, щелочи, кислот, нефти и нефтепродуктов, зерна и продуктов его размола, сахара, цемента, песка, извести, а также других жидких и сыпучих сред, в том числе в емкостях, находящихся под избыточным давлением. Работа таких уровнемеров основана на различии диэлектрической проницаемости жидкостей и воздуха. Простейший первичный преобразователь емкостного прибора представляет собой электрод (металлический стержень или провод), расположенный в вертикальной металлической трубке. Стержень вместе с трубой образуют конденсатор. Емкость такого конденсатора зависит от уровня жидкости, так как при его изменении от нуля до максимума диэлектрическая проницаемость будет изменяться от диэлектрической проницаемости воздуха до диэлектрической проницаемости жидкости. Принцип действия уровнемера емкостного следующий: при заполнении или опорожнении резервуара электрическая емкость расположенного в уровнемере чувствительного элемента изменяется пропорционально уровню погружения в контролируемую среду. Это изменение емкости преобразуется электронной схемой в сигнал постоянного тока, который затем используется для местных показаний, для двух установок сигнализации и для передачи на другие устройства.
24. Омические уровнемеры
Омические уровнемеры употребляются для сигнализации и поддержки в заданных границах уровня электропроводных жидкостей, основанная на изменении сопротивления между электродами, помещенными в эту жидкость. При этом в зависимости от уровня жидкости измеряется сопротивление между электродами и корпусом сосуды или между двумя электродами. В состав приборов входят электромагнитные реле, которые включаются в цепь между электродами и жидкостью, уровень которой контролируется. Схемы включения реле могут быть самыми разными в зависимости от количества контролируемых точек уровня.
25. Психромметры
Психромметр - прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Простейший психрометр состоит из двух независимых термодатчиков, один из которых используется как сухой термометр, а другой -- как влажный. Влажный термодатчик обернут хлопчатобумажной тканью, которая обмакнута в сосуде с водой. Благодаря протекающему воздушному потоку и, вследствие этого, испарению, поверхность увлажнённого термодатчика охлаждается. Одновременно измеряется температура окружающего воздуха с помощью второго термодатчика (температура сухого термометра). Полученная таким образом разность температур является мерой относительной влажности -- количества влаги, находящейся в воздухе относительно максимально возможного при данной температуре.
Самый простой комнатный психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один из которых имеет устройство увлажнения. В конструкции прибора обычно включается таблица для чтения показаний, позволяющая, зная температуру каждого из термометров, найти относительную влажность воздуха.
Виды психрометров
Современные психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры закреплены на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров -- зависимость показаний увлажнённого термометра от скорости воздушного потока в будке. В аспирационном психрометре термометры расположены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, где обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/с. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр -- наиболее надёжный прибор для измерения температуры и влажности воздуха. В дистанционных психрометрах используются термометры сопротивления, терморезисторы, термопары.
26. Вямзкость (внумтреннее тремние)
Вямзкость (внумтреннее тремние) -- одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей -- это описывается введением силы трения. Разновидности-вискозиметров: Вискозиметры бывают: капиллярными, ротационные, с падающим шариком.
Капиллярные вискозиметры. Принцип действия основан на подсчёте времени протекания заданного объёма жидкости через узкое отверстие или трубку, при заданной разнице давлений. Чаще всего жидкость из резервуара вытекает под действием собственного веса, в таком случае вязкость пропорциональна разнице давлений между жидкостью вытекающей из капилляра и жидкостью на том же уровне вытекающей из очень толстой трубки. Ротационные вискозиметры. Два тела вращения, одинаковых или разных, совмещаются по осям так, что одно из них прикасается изнутри к другому (примером может послужить сфера вписанная в конус). Пространство между телами заполняют исследуемым веществом, и к одному из тел подаётся крутящий момент, тело начинает вращаться с угловой скоростью, зависящей от вязкости вещества (у вискозиметров, как правило, стабилизируется скорость вращения и измеряется крутящий момент). Вискозиметр с движущимся шариком. Вискозиметр основан на законе Стокса. Вязкость определяется по времени прохождения шариком некоего расстояния, чаще всего под воздействием его собственного веса.
27. Водоромдный показамтель, pH
Водоромдный показамтель, pH - мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр: Датчик рН-метра состоит из двух электродов: измерительного 1 и сравнительного 2. Измерительный электрод представляет собой стеклянную трубку, к нижней части которой приварен шарик из специального стекла, содержащего металл (литий или натрий). Ионы водорода из раствора проникают в стекло шарика, а ионы металла переходят из стекла в раствор, в результате на поверхности шарика возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Сравнительный электрод, в отличие от измерительного, не меняет свой потенциал относительно раствора. Поэтому э. д. с. датчика Ех зависит только от потенциала измерительного электрода и, следовательно, рН раствора. Рефрактометры применяют для анализа бензина, керосина, соляной и азотной кислот, спиртов и других жидкостей. Конструкция кювет некоторых рефрактометров позволяет использовать их для агрессивных, токсичных, полимеризующихся и высокотемпературных сред.
28. кислородомер
кислородомер предназначен для работы в составе систем автоматического контроля и (или) управления или для автономного применения. кислородомер предназначен для применения в энергетике, нефтяной и газовой промышленности, химической промышленности, металлургии и других областях промышленности.кислородомер предназначен для измерения характеристик следующих- вода и водные растворы веществ, не вызывающие коррозии нержавеющей стали и не разрушающие капролон, фторопласт и резину.Принцип измерения. Основой прибора является проточный датчик с мембранной гальванической ячейкой.
29. Солемемр
Солемемр -- океанологический прибор для измерения солёности морской воды, одной из основных гидрофизических характеристик. Принципы работы.Существует несколько методов определения солёности морской воды. Наиболее распространёнными являются аргентометрический (титрование по хлору) и измерение электропроводности воды. Применяются также ареометрирование и измерение оптических (рефракции) характеристик воды. Одним из наиболее распространённых методов является метод определения солёности прибором, основанном на бесконтактном индуктивном принципе измерения. При этом сравнивается электропроводность исследуемой пробы воды с электропроводностью воды уже известной солёности.
30. Термоэлектрические термометры
Термоэлектрические термометры этой группы сначала были предложены главным образом для кратковременных измерений температуры расплавленных металлов.
Стремление создать высокотемпературные термоэлектрические термометры из более дешевых и менее дефицитных тугоплавких металлов экономически целесообразно.
Принцип действия термоэлектрических термометров основан на использовании тремоэлектрического эффекта, который заключается в том , что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения этих проводников имеют разную температуру.
31. Термометры сопротивления
Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от -- 260 до 750°С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000°С. Действие термометров сопротивления основано на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находится. При этом необходимо иметь в виду, что длина чувствительного элемента у большинства термометров сопротивления составляет несколько сантиметров, и поэтому при наличии температурных градиентов в среде термометром сопротивления измеряют некоторую среднюю температуру тех слоев среды, в которых находится его чувствительный элемент.
32. Оптический пирометр с исчезающей нитью
измерение прибор величина
Оптический пирометр с исчезающей нитью - принцип действия оптического пирометра с исчезающей нитью основан на сравнении монохроматической яркости излучения накаленного тела с монохроматической яркостью излучения нити специальной пирометрической лампы накаливания.
Для определения истинной температуры объекта в показания оптического пирометра необходимо вносить поправку, определяемую на основе формулы (1) или по таблицам, составленным по той же формуле. При этом величина поправки может быть значительной. Например, при коэффициенте черноты = 0,35 и яркостной температуре 2400°С истинная температура составляет 2795°С.
Отечественные пирометры выпускаются с диапазонами измерения 1200-3200 и 1500-6000°С. Диапазон измерения прибора может быть разбит на два поддиапазона, в этом случае пирометр имеет две шкалы. Переход с одного диапазона на другой осуществляется введением или выведением поглощающего светофильтра.
Для питания оптического пирометра типа ОППИР-017 применяется сдвоенный щелочной аккумулятор НКН-10. Сила тока в лампе регулируется реостатом. Электроизмерительный показывающий прибор представляет собой дифференциальный амперметр с двумя рамками, который реагирует на изменение тока в цепи питания и напряжения на параметрической лампе. При этом автоматически учитывается изменение сопротивления нити лампы от температуры ее накала. Время установления показания после включения прибора не превышает 8с. Основная допустимая погрешность измерения яркостной температуры зависит от диапазона температур и составляет от 1 до 25% от верхнего предела используемой, шкалы прибора.
Существуют также оптические пирометры, в которых сличение яркостей нити и объекта производится не визуально, а фотоэлектрическим устройством, что позволяет автоматизировать измерение и повысить точность определения яркостной температуры. Однако схема и конструкция прибора при этом существенно усложняются.
2 Погрешности измерений Из практики измерений установлено, что при многократных измерениях одной и той же величины мы не получаем одинаковых результатов, как бы тщательно ни производили измерения. Факт колебания результатов измерений указывает на то, что получаемые результаты не являются точным значением измеряемой величины, а несколько отклоняются от него. Отклонение результата измерения величины от ее точного значения называют погрешностью измерения. Это определение погрешности измерения можно записать в виде равенства: ∆=l-a где ∆ — погрешность измерения, l — результат измерения, а — точное значение величины. Из сказанного следует, что результаты измерений всегда сопровождаются погрешностями. Получить абсолютно точное значение величины, вообще говоря, невозможно. Любая погрешность результата измерения есть следствие действия многих факторов (причин), каждый из которых порождает свою погрешность. Погрешности, происходящие от отдельных факторов, называются элементарными. Таким образом, погрешность результата измерения является алгебраической суммой элементарных погрешностей. Все дальнейшее изложение относится как к суммарным, так и к элементарным погрешностям. Погрешности измерений разделяют по двум признакам: — по характеру их действия; — по источнику происхождения. По характеру действия различают погрешности: — грубые; — систематические; — случайные. Грубыми называют погрешности, превосходящие по абсолютной величине некоторый установленный для данных условий измерений предел. Они происходят в большинстве случаев от невнимательности исполнителя. Для выявления грубых погрешностей производят избыточные измерения тем же инструментом или иным, но той же точности. Например, для контроля длину линии измеряют лентой дважды, причем иногда первый раз измеряют 20-метровой, а второй — 24-метровой лентой. Результаты, содержащие грубые погрешности, бракуются и заменяются новыми, поэтому при дальнейшем изложении будем считать, что результаты измерений свободны от грубых погрешностей. Систематическими погрешностями называют такие, которые при многократных измерениях либо остаются без изменения, либо изменяются по какому-то определенному закону, либо, изменяясь случайным образом, сохраняют знак. В соответствии с этим различают три вида систематических погрешностей: — постоянные; — переменные; — односторонне действующие. Этим видам соответствуют погрешности, например: 1) в длине линии из-за неточности компарирования ленты; 2) в направлении при угловых измерениях вследствие изменения с течением времени фазы освещенности солнцем визирного цилиндра геодезического знака; 3) в длине линии из-за выхода ленты из створа измеряемой линии. Переменные систематические погрешности часто являются функциями неслучайного аргумента (функциональные погрешности), но бывают и более сложной природы. Односторонне действующие погрешности представляют собой четные функции случайных величин. Функциональные изучаются средствами элементарной математики и анализа бесконечно малых величин, односторонне действующие — средствами теории вероятностей и математической статистики. Погрешности, не зависящие от результатов измерений и в последовательности появления которых нет никакой закономерности, но в совокупности подчиняющиеся определенному вероятностному закону, называютсяслучайными. По источнику происхождения различают погрешности приборов, внешние и личные. Погрешности приборов обусловлены несовершенством конструкций приборов или неточной их юстировкой, например погрешность в отсчете по горизонтальному кругу теодолита при наведении трубы на предмет, вызванная коллимацией. Внешние погрешности происходят из-за влияния внешней среды, например погрешность в отсчете по нивелирной рейке из-за влияния рефракции. Личные погрешности — те, которые вызываются особенностями наблюдателя. Например, замечено, что при работе с планиметром некоторые наблюдатели преувеличивают отсчет, а другие — преуменьшают.