- •Міністерство освіти і науки україни
- •Київ нухт 2009
- •Загальні теоретичні відомості
- •1.1. Метрологія та вимірювання. Загальні поняття.
- •1.2. Засоби вимірювання. Основні метрологічні характеристики зв.
- •1.3. Похибки вимірювання
- •Лабораторна робота № 1-т-р вимірювальні перетворювачі надлишкового тиску sitrans р серіїZ та zd
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Теоретичні відомості
- •3.1. Тиск. Основні поняття. Одиниці вимірювання тиску
- •3.2. Класифікація манометрів по виду вимірюваного тиску
- •3.3. Принцип дії вимірювального перетворювача надлишкового
- •3.3.1. Загальна теорія та конструкція тензометричних перетворювачів.
- •3.3.2. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •3.3.3. Загальна структурна схема та конструкція перетворювача
- •Основні технічні та метрологічні характеристики Sitrans p zd та z:
- •3.3.4. Цифровий реєстратор Sirec ds.
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 2-т-дм деформаційні манометри
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальна теорія вагопоршневих та деформаційних манометрів
- •3.1. Вагопоршневі манометри .
- •3.2. Деформаційні манометри
- •3.3. Диференціально-трансформаторні вимірювачі тиску.
- •3.5. Електроконтактний манометр типу екм
- •4. Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •5.1. Перевірення трубчастого манометра.
- •5.2. Перевірення трубчастого манометра з дтп у комплекті з рм1.
- •5.3. Перевірення електроконтактного мано вакуумметра екмв.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 3 –т- ds
- •Тиску типу sitrans р ds III
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості.
- •3.1.Класифікація манометрів за принципом дії.
- •3.2. Рідинні манометри
- •3.3. Електричні манометри опору
- •3.4. Перетворювач Sitrans p ds III
- •3.5. Загальна методика вимірювання тиску
- •Властивості ланцюгу передачі тиску.
- •4. Методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання перевірення.
- •6. Обробка результатів вимірювань
- •Лабораторна робота № 4 - t – tf2
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні теоретичні відомості про термометри опору
- •3.2. Теоретичні відомості про перетворювач sitrans tf2
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи.
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія мостових схем
- •3.2. Двоканальний мікропроцесорний вимірювач трм 200 Призначення:
- •Основні функціональні характеристики:
- •Технічні характеристики:
- •4. Опис лабораторної установки та перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •Контактні термоелектричні перетворювачі
- •3.1. Компенсаційний метод вимірювання терс термопари.
- •3.2.Термоелектричний перетворювач “Ni - Cr/Ni ” з вимірювальним перетворювачем “sitrans tk/tk – h”
- •3.3. Манометричні термометри
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7 -т – л - д логометр та автоматичний реєструвальний прилад диск-250
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.3Агальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія приладів магнітоелектричної системи
- •3.2. Будова та робота мілівольтметра
- •3.3. Будова та робота промислового логометра
- •3.4. Принцип дії та склад приладу реєстрації вимірювань диск-250
- •4.Завдання та методика виконання роботи.
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювання.
- •Лабораторна робота № 8- р - lu ультразвукові рівнеміри “probe lu” та “ Multi Ranger 100 “
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні поняття про ультразвук та його випромінювання
- •3.2 Загальна структурна схема ультразвукових рівнемірів (ехолотів)
- •3.3. Ультразвуковий рівнемір MultiRanger 100 з сенсором xrs – 10.
- •3.4. Ультразвуковий рівнемір Sitrans Probe lu
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Радіохвильові методи вимірювання рівня
- •3.2.Радарний рівнемір sitrans lr 200
- •Технічні характеристики
- •4.Методика і завдання до лабораторної роботи
- •5.Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1.Ємнісний метод вимірювання рівня.
- •3.1. Ємнісний рівнемір Sitrans lc 300
- •3.3. Електричні сигналізатори рівня
- •4. Завдання та методика до виконання роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Контрольні питання.
- •Лабораторна робота № 11 – p/г – гп
- •1.Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Основні поняття про густину речовини і методи її вимірювання
- •3.2.Гідростатичний принцип вимірювання густини та рівня речовин
- •3.2.1 Гідростатичні рівнеміри та густиноміри.
- •3.2.2. П’єзометричні рівнеміри та густиноміри.
- •3.3. Перетворювач пнемо-електричний пте-4
- •Принцип роботи.
- •Прилад може працювати в таких режимах (рис.5):
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Обробка результатів вимірювань.
- •Лабораторна робота № 12 - в - fм магніто-індукційний витратомір sitrans fm mag 6000
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальна теорія магніто-індукційного методу вимірювання витрати
- •3.2. Призначення, склад та структурна схема Sitrans fm mag 6000.
- •3.3. Принцип дії водоміра схвк-1,5
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •Опис лабораторної установки та перелік приладів
- •6. Порядок проведення перевірення mag 6000
- •6. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 13 - b - c принципи вимірювання витрати та маси сипких матеріалів і визначення класу точності зв
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Загальні відомості про вимірювання витрати та кількості речовини
- •3.2.Принципи та методи вимірювання витрати і маси сипких матеріалів.
- •3.3.Принцип дії магнітопружного ваговимірювального пристрою.
- •3.3.1. Структурна схема магнітопружного пристрою
- •3.3.2. Первинний вимірювальний перетворювач зусилля (сенсор):
- •3.3.3. Вторинний пристрій та робота його складових.
- •3.4. Загальна методика проведення метрологічної атестації (повірки) зв
- •4. Опис лабораторної установки
- •5. Методика метрологічної атестації засобів вимірювання (пристрою для вимірювання ваги).
- •5.1. Умови проведення атестації
- •5.2. Операції та засоби атестації.
- •5.3. Перевірка працездатності пристрою
- •5.4. Визначення основної похибки в нормальних умовах
- •5.5. Обробка результатів вимірювань
- •5.6. Висновок
- •6. Оформлення графіків
- •Лабораторна робота № 14- b - р витратоміри змінного та постійного перепаду тиску (ротаметр f va Trogfluxфірми «Siemens»)
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості про витратоміри змінного та постійного перепаду тиску
- •3.4. Призначення та конструкція витратоміра Sitrans f va Trogflux
- •3.5. Призначення та конструкція витратоміра рм1
- •4. Методика виконання лабораторної роботи
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 15 – b – к (Mass)
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3.Основні теоретичні відомості
- •3.2. Витратомір – густиномір Sitrans fc Massflo фірми «Siemens»
- •3.3. Вимірювальний мікропроцесорний перетворювач mass 6000
- •4. Перелік приладів лабораторного стенду
- •5. Опис лабораторної установки
- •6. Порядок проведення перевірення mass 6000 по водоміру схвк—1,5
- •7. Опрацювання результатів проведених спостережень.
- •Контрольні запитання.
- •Лабораторна робота № 16 – в - пс
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальні теоретичні відомості
- •3.1. Вологість та методи її вимірювання.
- •3.2.Психрометричний метод вимірювання вологості в газових середовищах
- •3.2. Структурна схема первинного вимірювального
- •3.3. Електрична схема вторинного приладу автоматичного психрометра
- •3.4. Структурна схема та основні технічні характеристики вимірювача-регулятора «овен мпр51 щ4»
- •4. Перелік приладів і обладнання та їх технічна характеристика
- •5. Опис установки
- •6. Порядок виконання роботи
- •7. Обробка результатів вимірювання
- •Лабораторна робота № 17 – рН
- •1. Мета роботи
- •2. Завдання на виконання роботи
- •3. Загальна теорія
- •3.1. Потенціометричний метод аналізу складу рідин.
- •3.2. Промисловий рН-метр фірми «Діліс»
- •Бвс виконує функції:
- •Бувс виконує функції:
- •4. Методика виконання лабораторної роботи та прилади
- •5. Порядок виконання роботи
- •6. Порядок обробки результатів вимірювань
- •7. Контрольні запитання
3.2. Деформаційні манометри
Деформаційні манометри (далі ДМ), вакуумметри, мановауумметри, тягоміри, напороміри, диференціальні манометри та барометри складають велику групу приладів для технологічних вимірювань. Принцип дії деформаційних манометрів грунтується на використанні деформації або моменту згинання різних пругких елементів, які сприймають вимірюваний тиск середовища, та перетворюють його в переміщення або в зусилля. В ДМ вимірюваний тиск урівноважується величиною механічної напруженності в матеріалі ПВП (чутливого елемента): Р= К∙ х, (4)
де К – коефіцієнт жорсткості пружного чутливого елемента, Н/м;
х – деформація ПВП (чутливого елемента), м.
ДМ відрізняються простотою та надійністю конструкції, невеликими габа-
ритами, досить високою точністю, широким діапазоном вимірювання. Завдяки цим якостям деформаційні манометри широко застосовуються для вимірювання надлишкового тиску, розрідження та перепаду тиску, в різних галузях техніки
в діапазоні вимірювання від – 100 КПа до +1000 МПа.
По виду первинних вимірювальних перетворювачів (ПВП) ДМ ділять на наступні групи: прилади з одновитковою (рис.2,а) та багатовиткововими (гелікоїдальними, рис.2,б чи у вигляді спіралі) трубчастими пружинами; мембрані прилади (рис.3,в), в яких в якості ПВП використовується мембрана; анероїдні (внутрішній тиск в коробці практично відсутній) та манометричні (вимірюваний тиск подається в середину коробки) коробки (рис.2,г та 2,д); блоки анероїдних та манометричних коробок (рис. 3,2 та 2,ж); пружинно-мембранні ПВП з гнучкою мембраною (рис.2,з); сильфони (рис. 2,и); пружинно-сильфонні ПВП (рис.2,к).
ПВП ДМ (чутливий елемент) пругко деформується під впливом (рис.2) різниці між внутрішнім Рта зовнішнім Ртисками. Величина цієї деформації є мірою різниці цих тисків. При відсутності вимірюваного тиску, яким може бути або зовнішній або внутрішній тиск, чутливий елемент повертається у вихідне положення під дією пругкої деформації. Вихідні сигнали деформаційних ПВП тиску (переміщення чи зусилля) перетворюються в конкретній конструкції вимірювального приладу (окремі приклади конструктивної реалізації цієї процедури показано на рис.: 2; 3,в; 4,а та 4,б) на показання значень виміряної величини тиску Р.
Рис. 2. Деформаційні (пружинні) манометри.
Деформація чутливого пругкого елемента в таких приладах обмежена або долями мм, або декількома мм. Тому в корпусі таких приладів, які відповідають тим чи іншим специфічним вимогам, крім основної частини (ПВП, пругкого
в)
Рис. 3. Схема зміни кута закручування одновиткової трубчастої пружини (а) та її перерізу (б) під дією тиску Р, та (в) - загальний вигляд трубчастого манометра
чутливого елементу), знаходиться також передавальний механізм, який застосовують для збільшення деформації пругкого чутливого елемента в необхідну кількість разів для переміщення показника по шкалі приладу
(рис.3,в). На рис.3,в приведена кінематична схема та загальний вигляд з окремими складовими частинами манометра з трубчастою одновитковою пружиною, що отримав найбільше розповсюдження.
В цьому манометрі в якості ПВП використовується трубчаста пружина 2. Один кінець трубки 2 закріплюють нерухомо на цоколі 1, який в свою чергу закріплений гвинтами в круглому корпусі 3 манометра. Через штуцер цоколя в трубку 2 подається вимірюваний тиск. Другий вільний кінець трубки є герметично запаяним і зв’язаний повідком 6 з передавальним механізмом 7, який в свою чергу складається із зубчастого сектора 5 та шестерні, на вісь якої закріплена стрілка 4.
Трубчаста пружина (одновиткова манометрична пружина, трубка Бурдона) являє собою пружну тонкостінну металеву порожнисту трубку еліптичного або плоскоовального перерізу, вісь якої вигнуто по дузі кола радіусом R (рис. 3,а) на кут в межах (180–270). Із подачею тиску у внутрішню порожнину трубчастої пружини її переріз прагне набути форми кола (рис. 3,б), тобто, мала вісь (розміром 2а) овалу чи еліпса збільшується, а велика (розміром 2b), навпаки, зменшується. Так як довжина трубчастої пружини залишається незмінною, а один кінець її жорстко закріплений в цоколі, через який подається вимірюваний тиск Р, то в пружині зі зростанням тиску виникає внутрішня напруженість, яка приводить до її розкручування і переміщенню вільного кінця.
Докажемо це. Довжини внутрішньої та зовнішньої дуг трубчастої пружини (рис. 3,а) можна записати як:
(5)
де r і R – відповідно радіуси внутрішньої та зовнішньої дуг;
- початковий кут закручення трубчастої пружини.
У разі деформування (зміни кута закручення) трубчастої пружини під дією підведеного тиску Р до відповідно зміняться радіуси внутрішньої та зовнішньої дуг (відповідно r' і R'), але довжина дуг (фактично – довжина трубки) залишиться майже незмінною. Тому :
(6)
Віднявши від першого виразу другий, отримаємо:
(7)
або використовуючи рис. 3, б, з якого видно, що R - r = 2а а R'- r'= 2а', можемо записати: а = а', (8)
де 2а' – розміри малої осі еліпса поперечного перерізу трубчастої
пружини після її деформації відповідно за рахунок подачі тиску Р у її внутрішню порожнину.
А позаяк зі збільшенням тиску Р а' > а, то <, тобто трубчаста пружина
розкручується. Величина зміни кута розкручування пружини дорівнює:
= , (9)
де - зміна довжини малої осі еліпса під дією тиску.
Розкручування трубки спричинює лінійне переміщення l її вільного кінця:
(10)
де Т - коефіцієнт, залежний від початкового кута трубчастої пружини;
∆/ - відносний кут повороту вільного кінця пружини під дією тиску.
Трубчасті пружини ДМ виготовляють із латуні, із бронзи (сплав міді з цинком, свинцем або оловом), берилієвої бронзи, сталі різних складів, або в останній час із сплавів нікелю. Механічні властивості матеріалу пружини ДМ залежать від її хімічного складу, характеру механічної та термічної обробки при виготовленні і температури , при якій вона повинна працювати, а також залежать від домішок і обробки.
Манометр має рівномірну шкалу в межах пругкої деформації пружини.
Промисловість випускає трубчасті манометри з одновитковою пружиною:
• відтворюючі показання типів ОБМ, МТП;
• відтворюючі показання та самописні типу МТС, зразкові – МО;
• з диференційно-трансформаторним перетворювачем типу МЄД;
• з електросиловим перетворювачем типу МП-Є;
• з пнемо-силовим перетворювачем типу МП-П.
• електроконтактні манометри ЕКМ.
За призначенням трубчасті манометри поділяються на три групи :
• зразкові (класи точності - 0,1;0,2; 0,35) - для повірки робочих манометрів в лабораторних умовах;
• контрольні (класи точності - 0,4; 0,5;1,0) - для повірки робочих манометрів за місцем їх встановлення;
• робочі (класи точності - 1,5;2,5;4,0) - для технічних вимірювань.