Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЭМИ - Лекции / Лекции Уст-1-ЭМИ-d-26.08.2014.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
13.03.2016
Размер:
2.12 Mб
Скачать

Из (5) получаем соотношение для силы

Fp = PS.

Силу, действующую на поршень со стороны груза массой М, можно определить по закону Ньютона

F = Мg, (6)

где gускорение свободного падения, М – масса груза.

В состоянии равновесия (физический закон: сумма сил, действующих на поршень, равна нулю) выполняется условие

F + В S =PS, (7)

где В – атмосферное давление.

Из (7) получаем выражение для избыточного давления

Pизб = PВ = (Mg)/S. (8)

Из (7) следует, что при рассмотренных условиях (контакт поршня и Р.Т., равновесие поршня) численные значения ß1 = М , ß2= S и ß3 = g позволяют рассчитать значение А = Pизб. Физическая зависимость (8), полученная для поршневого манометра, позволяет сформулировать действия:

α1 → создать контакт между поршнем и Р.Т.,

α2 → обеспечить равновесие поршня, ,

α3 → измерить M,

α4 → измерить S ,

α5 → измерить g.

Количество этих действий является необходимым и достаточным, чтобы получить первичные данные, ß1, ß2, ß3, для вычисления А. В этих условиях зависимость (8) можно использовать как расчетное уравнение А = f(ß) для вычисления Pизб.

При заданной (известной) величине S каждому грузу, который имеет форму диска и массу Мi, соответствует давление Рi . Величину Рi записана на грузе Мi :

Р1 = 5 ;Р2 = 10 ; Р3 = 50 .

Рис. 6. Поршневой манометр.М – груз в форме диска.

Вариант 1 записи результата измерения давления имеет вид суммы

Р = Σ Рi. (8б)

В варианте 1, когда в качестве М используются только диски, оператор считывает Р, не производя никаких вычислений.

Вариант 2, когда в качестве М используются разновесы,: определяют ß1= Мгруза и подставляют в расчетное уравнение

Р = f() = M. (8в)

Тип метода

Метод измерения давления с помощью поршневого манометра является прямым.

Тип СИ

Поршневой манометр рассматривается как измерительный прибор.

Подчеркнем упомянутые определения и термины:

а) единица измерения, U,

б) расчетное уравнение,

в) первичные параметры, М,S,g, которые были получены в процессе измерения.

Погрешность

Погрешность поршневого манометра задается такой характеристикой, как класс γ. Например, в лабораторной работе №3 СИ в виде манометра МП600 имеет класс , который связан с абсолютной погрешностью

. (8г)

где – Ризм – измеренное избыточное давление.

Диапазон измерений си

Например, в лабораторной работе №3 манометр МП600 имеет диапазон измерений 60...600.

Рассмотрим пример измерения давления с помощью поршневого манометра. Выберем единицу/эталон давления

[P] = U1 =1 кгс/см2 = (техническая атмосфера).

Создадим в эксперименте избыточное давление в рабочем веществе Pизб = 1 кгс/см2. На поршень поместим груз, измерение массы которого дало М = 1 кг. Измерим площадь поршня, и это определение дает S = 1 см2. Измерим g, и это определение дает g = 9.80665 м/c2. Соединим манометр с рабочим веществом. В этом случае по определению сила тяжести представляется как

F = 1 кгс = 1 килограмм силы = 1 техническая атмосфера.

В этом случае поршень будет находиться в равновесии.

Значение свойства Ризб определяется по измеренным величинам М, S и g в виде

Pизб = F/S = 1 кгс/1см2 = 1 техн. атм. (9)

Привлечем уравнение измерения:

Pизб = Q = A1U1= 1 техн. атм., А1 = 1, U1 = 1 техн. атм. (10)

Каким будет давление, если в качестве единицы измерения взять 1 Па (Паскаль)? В этом случае

[P] = U2 = 1 Па.

Запишем соотношения, соответствующие тому, что величина свойства P является независимой от единицы измерения

P Q = A1U1, P Q = A2 U2 . (11)

Уравнение перевода единиц измерения имеет вид

= (12)

Выберем Ньютон в качестве единицы силы и выполним переход от U1 = 1 техн. атм. к единице U2 = 1 Па последовательным переводом единиц измерения, которые входят в формулу (11)

P = (Mg) / S = (1кг * 9.80665м) / (1c 2 *1см2 ) = 1 техн. атм =

= ( 1кг * 9.80665м) / (1c 2 *10-4 м2) = 98066.5 Н / м2 =

= 98066.5 Па ≈ 100 кПа ≈ 0.1 МПа .

Отношение единиц давления выражается как

= 1(техн. атм) / (1Па) = 98066.5 ≈105

Следовательно, численное значение давления меняется при переходе от одной единицы давления к другой.

Отметим действия, реализуемые в методе:

а) привели поршень в контакт с Р.Т., б) добились равновесия поршня.

Эти действия называются режимными: они не связаны с получением численной информации, но необходимы для реализации метода.

Другие действия – измерительные – связаны с получением численных значений:

в) измерение массы,

б) измерение площади S поршня и т.п.

Отметим действия, которые можно сделать однократно:

α4 → измерить S ,

α5 → измерить g.

Упомянем исследователя (оператор, наблюдатель, пользователь), который участвует в реализации метода.

Отметим средство измерения – поршневой манометр, который позволил благодаря своей конструкции:

а) создать необходимые воздействия на среду,

б) измерить искомое свойство Q = Р.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.