Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЭМИ - Лекции / Лекции Уст-2-3-ЭМИ-2013.doc
Скачиваний:
22
Добавлен:
13.03.2016
Размер:
601.6 Кб
Скачать

Лекция № 2

Средства измерения

Рис. 1. Схема средства измерения

Р.Т. – рабочее вещество, Q – свойство Р.Т,

1,2,3,4 – коммутаторы (тумблеры) на панели прибора,

- первичные данные, Д – дисплей, К – зона контакта.

Взаимодействие материальных объектов СИ, Р.Т. и оператора в измерительном эксперименте позволяет реализовать метод измерения, то есть осуществить   действия и получить - данные; последние должны быть подставлены в расчетное уравнение метода, с использованием которого вычисляют результат А.

Связь между А и является известной, она выступает в Метрологии в форме расчетного уравненияметода

А = f ({i }) = f(). (1)

Графическое представление (Рис. 2) расчетного уравнения может иметь вид

Рис. 2. Графическая форма расчетного уравнения

Классификация действий

Рис. 3. Схема, поясняющая термин «метод измерения»

r - режимные действия имеют форму:

  1. организовать связь между СИ и Р.Т. или контакт между СИ и Р.Т.,

  2. замкнуть электрическую цепь термометра сопротивления и пропустить ток и т.п. (Лаб. Раб. №2).

m - измерительные действия имеют форму:

1) считать показания вольтметра при подключении к термометру сопротивления (Лаб. Раб. №2);

  1. считать показания вольтметра при подключении к образцовому сопротивлению (“катушка” Лаб. Раб. №2) и т.п.

Пример 2. Схема СИ для определения давления с помощью пружинного манометра.

Конструктивная схема СИ (Вар. 1)

Рис. 1. Схема пружинного манометра (Вар. 1)

0 – начальное положение стрелки,

1 –положение стрелки при давлении масла Р.

При подключении к Р.Т. давление в пружине меняется от нуля до Р, и пружина деформируется. Стрелка, прикрепленная к свободному торцу, поворачивается на некоторый угол . Положение0 соответствует давлению P0 – нулевому избыточному давлению

P = P0,

где Р0 = B0 барометрическое (атмосферное) давление.

Положение соответствует давлению

P = P1.

Зависимость угла поворота пружины от давления на основании физической закономерности имеет вид:

- = f (P - P0). (2)

При условии Р0 = В и = 0 выполняется

= f(Pизб).

Угол поворота стрелки увеличивается с ростомРизб. Физическая зависимость находится из расчета деформации пружины и связана с рядом параметров

= (Ризб) = f(Ризб, a, b, R, δ, E, …), (3)

где a,b,R,δ – геометрические параметры пружины, E – модуль Юнга.

Зависимость (Ризб) может быть определена в эксперименте – градуировке пружинного манометра. Во время градуировки измеряются два параметра (iизб i) в ряде состояний, при этом (Ризбi) измеряют с помощью эталонного манометра. Результат эксперимента представляется графиком (Ризб) или функцией преобразования, которая имеет вид

Рис. 2. Результат градуировки в форме

функции преобразования (Ризб)

Метод (Вар. 1)

Рис. 3. Схема, поясняющая метод измерения

Определение: метод измерения Р с помощью трубчатого (пружинного) манометра (Вар. 1) состоит в том, что:

1) выравнивают давление в трубчатой пружине и рабочем веществе, при этом перемещается стрелка,

2) считывают величину углапо положению стрелки на шкале,

а давление определяют по расчетному уравнению метода

Ризб = f( ). (4)

Рассмотренный вариант представляет собой косвенный метод измерения свойства А, так как для него является необходимой процедура пересчета данных (i), при этом искомое свойство А определяют по расчетному уравнению

А = f (). (5)

Этот тип метода характерен для СИ (Вар.1), представляющего собой измерительный преобразователь или преобразователь.

Математическая модель СИ

Рис. 4. Математическая модель СИ (Вар. 1)

x – сигнал на входе, yсигнал на выходе СИ

Параметры модели y и x, относящиеся к СИ (Вар. 1), не совпадают по размерности. Это свойство СИ является характерным для прибора типа «преобразователь».

Функция преобразования для СИ

Функция преобразования y, являющаяся одной из метрологических характеристик СИ, имеет вид

y= f(x), = f(Ризб), 6

где y=, x =Pизб .

Вид функции преобразования для СИ (Вар. 1) совпадает с зависимостью (Р) или градуировкой (рис. 5).

Рис. 5. Функции преобразования y= f(x)

Ризб = f( ).

Для линейного участка можно применить формулу для давления

Ризб = f( ) = k. (7)

Если  дано в делениях, то [k] = кгс/(см2 дел)