3 Методические указания по выполнению контрольных работ (кр)

Целью КР для студентов заочного факультета является проверка знаний теоретического материала и получение навыков по расчету основных технических и МХ СВИ.

После выполнения КР студент должен:

иметь представление:

• о средствах измерения и контроля параметров ТП;

• о метрологии, метрологических характеристиках СВИ, метрологическом надзоре и контроле СВИ, о метрологической службе;

• о методах автоматического анализа и состава вещества;

• о видах и оценки погрешностей СВИ и методов измерений.

знать:

• методы измерений различных параметров ТП;

• виды СВИ основных параметров ТП, их принцип действия;

• технические и метрологические характеристики СВИ;

• достоинства и недостатки СВИ;

• методы метрологического контроля СВИ.

уметь использовать:

• справочную и техническую литературу;

• нормативную документацию по СВИ.

3.1 Требования по выполнению и оформлению кр

Теоретический материал студент должен проработать по литературным источникам /1-6/ и дать письменные ответы на вопросы каждой КР, со ссылкой на источник. При решении задач кроме использования литературы /1-6/ рекомендуется использовать литературу /7-10/.

Перечень контрольных вопросов КР охватывает основные разделы курса. Контроль усвоения теоретического материала студент может самостоятельно проверить по сборнику вопросов /1/.

Номер варианта КР выбирается по последней цифре номера зачетной книжки. КР должна быть выполнена в отдельной тетради в клетку, содержать полные ответы на теоретические вопросы с пояснением их, при необходимости, чертежом, объем ответа на теоретический вопрос должен быть не менее 8 страниц; решение задач с пояснением действий и схемой и завершаться списком использованной литературы и подписью студента. Оформление КР должно быть выполнено согласно стандарта предприятия СТП 15-06-2004 /2/. Все расчеты должны быть выполнены в системе СИ.

Студент выполняет одну КР в первом семестре и две КР во втором семестре.

Первый семестр

КР 1: Ответы на теоретические вопросы по разделам учебной программы а); б) 1,2,3 и решение задач по этим разделам.

Второй семестр

КР 2: Ответы на теоретические вопросы по разделам учебной программы б) 4,5 и решение задач по этим разделам.

КР 3: Ответы на теоретические вопросы по разделам учебной программы б) 6-9; в); г) и решение задач по этим разделам.

3.2 Контрольная работа №1

Вопросы (номер вопроса соответствует номеру варианта)

0	Методы измерений. Их краткая характеристика
1	Статистические и динамические характеристики СВИ. Система ГСП.
2	Погрешности измерений и СВИ. Класс точности.
3	Первичные измерительные преобразователи. Их типы.
4	Системы передачи ИИ (пневматические, сельсинные, дифференциально-трансформаторные).
5	Жидкостные и манометрические термометры.
6	Термоэлектрические преобразователи и приборы работающие в комплексе с ними.
7	Термосопротивление и приборы работающие в комплексе с ним.
8	Жидкостные СВИ давления. Поршневые и ионизационные манометры.
9	Деформационные СВИ давления. Измерительные преобразователи давления.

Задача №1

Вариант 0

В цепь гальванометра включена термопара состоящая из медной константовой проволоки диаметром 2а=0,2 мм и длинна l=1м каждая. Чувствительность гальванометра по току i₀=10^-6А на деление шкалы, его внутреннее сопротивление r=50 Ом. На сколько делений отклонится стрелка гальванометра, если температура слоя термопары увеличить на 50 ^оС по отношению к температуре окружающей среды? Э.Д.С. термопары на единицу температуры ε₀=40^мкв/_К, удельное сопротивление меди ρ₁=0,17·10^-7 Ом·м, а константа ρ₂ =0,5·10^-6 Ом·м.

Вариант 1

Гальванометр с чувствительностью i₀₁=3·10^-5 А на деление шкалы и внутренним сопротивлением r₁ =20 Ом, включенный в цепь термопары, дал отключение в n₁ =11 делений шкалы. Другой гальванометр с чувствительностью i₀=5·10^-5 А на деления шкалы и внутренним сопротивлением r₂=30 Ом, включенный вместо первого, дал отключение n₂=5 делений шкалы. Определить сопротивление термопары и ее Э.Д.С.

Вариант 2

Температура в трубопроводе измеряется хромель-копелевым термоэлектрическим термометром, отградуированным при температуре t^o=20 ^оС, который соединен медным проводом с милливольтметром через подгоночное манганиновое сопротивление R_п=10 Ом. Длина медных проводов l=5 м сечением 0,1 мм². Внутреннее сопротивление милливольтметра при t=20 ^оС составляет R_м=3 Ом. Сопротивление термоэлектрического термометра R_АВ=2 Ом. Чувствительность милливольтметра по току S_I=100 ^рад/_А. Сектор шкалы милливольтметра имеет 60^о и имеет равномерную шкалу от 0 до 120 мВ. Стрелка милливольтметра показывает 40 мВ. Какой измеряемой температуре соответствуют показания милливольтметра.

Вариант 3

Хромель-копелевый термоэлектрический термометр отградуирован при температуре t^o=0 ^оС 0 . Им проводились измерения при температуре t’=50 ^оС и милливольтметр показал E(t,50)=32,3мВ. Определить истинное значение измеряемой температуры.

Вариант 4

Термоэлектрический преобразователь стоит в кирпичном газоходе, температура стенок которого t₁=1000 ^оС. Температура термопреобразователя t₂=1500 ^оС, коэффициент теплоотдачи от газового потока к термопреобразователю α=485 Вт/(м²·К), коэффициент черноты чехла термопреобразователя ε_т=0,9. Определить действительную температуру газа, если считать, что погрешность измерения вызвана влиянием теплообмена излучением.

Вариант 5

Определить систематическую погрешность измерения температуры цветовым пирометром, если цветовая температура t_ц=1300 ^оС, коэффициент черноты ε_λ1=0,3 (при λ₁=0,6 мкм) и ε_λ2=0,4 (при λ₁=0,5 мкм).

Вариант 6

Определить границы доверительного интервала погрешности измерения температуры с вероятностью 0,95, если при большом числе измерений было получено среднее значение ^оС, а дисперсия Д=49 ^оС. Закон распределения погрешности нормальный.

Вариант 7

При поверке автоматического потенциометра градуировки ХК со шкалой 0-600 ^оС выяснилось, что стрелка и перо прибора смещены относительно нуля на 10 ^оС в сторону завышения. Как эта погрешность должна быть учтена при обработке диаграммы на отметке 400 ^оС.

Вариант 8

Определить начальное давление в газовом манометрическом термометре при t₀=0 ^оС, чтобы при измерении им температуры от 0 до 500 ^оС давление в системе изменялось на 10 МПа. Термический коэффициент расширения газа β=0,004 К^-1.

Вариант 9

Термосопротивление в защитном чехле измеряет температуру воздуха в воздухопроводе. Температура термосопротивления t₁=300 ^оС, Температура стенки воздухопровода t₂=200 ^оС. Термосопротивление погружено в воздухопровод на глубину l=150 мм. Защитный чехол термосопротивления выполнен из стали с коэффициентом теплопроводности λ=20 Вт/(м·К), наружный диаметр чехла d₁=20 мм, внутренний d= 15 мм, коэффициент теплоотдачи от воздуха к термопреобразователю сопротивления равен α=45 Вт/(м²·К). Определить действительную температуру воздуха и погрешность обусловленную теплоотводом по чехлу.

Задача №2

Вариант 0

Определить чувствительность чашечного манометра, заполненного ртутью. Площадь поперечного сечения чашки 60 мм, а трубки 8 мм.

Вариант 1

При барометрическом давлении 760 мм.рт.ст. манометр установленный на баллоне с газом, показывает давление 0,2 бар. Как изменятся показания манометра, если барометрическое давление упадет до 730 мм.рт.ст.?

Вариант 2

Чему равно абсолютное давление газа в резервуаре, если при температуре 30 ^оС ртутный манометр показывает 1200 мм.рт.ст., а ртутный барометр

765 мм.рт.ст. Температурный коэффициент расширения ртути

α=0,000172 ¹/_град^о_С.

Вариант 3

Определить изменение давления в термобалоне газового манометрического термометра, заполненного азотом [термический коэффициент давления β=(0,00366-0,000013P₀) К^-1, где Р₀ – давление газа при t₀=0 ^оС] при изменении температуры газа в термобалоне от 50 ^оС до 300 ^оС. Начальное давление в термобаллоне 38 кгс/см².

Вариант 4

Микроманометр с наклонной трубкой имеет шкалу 0-250 кгс/м². Прибор заполнен этиловым спиртом с плотностью 0,8095 г/см³. Угол наклона измерительной трубки α=29^о30’. Отношение площадей трубки к чашке 0,0025. Определить значение постоянной прибора и верхний предел измерения давления.

Вариант 5

Выбрать шкалу манометра (определить верхний предел измерения давления) для измерения постоянного давления 5 кгс/см² и переменного давления

420 кгс/см².

Вариант 6

Определить величину смещения поплавка в поплавковом дифманометре, заполненного ртутью, если диаметр широкого сосуда 40 мм, а узкого 4 мм. Дифманометр показывает разность давлений 10 МПа, а измеряемая среда – вода.

Вариант 7

Определить вес груза на поршне грузопоршневого манометра, если он показывает давление 4 КПа. Вес поршня 0,8 кг, его радиус 10 мм, величина зазора между поршнем и цилиндром 1 мм.

Вариант 8

Определить показание пьезоэлектрического манометра, если площадь металлической мембраны, на которую воздействует измеряемое давление 0,5 м², общая емкость измерительной цепи и пьезоэлемента 5 мкФ, пьезоэлектрическая постоянная пьезоэлемента 2·10^{-12 Кл}/_Н, а напряжение на выходе усилителя, подключаемого к пьезоэлементу равно 1 В.

Вариант 9

В манометре, в котором чувствительным элементом является сильфон, его деформация d в пределах рабочего диапазона пропорциональна действующей силе F и описывается зависимостью d=kF, где k=1,3·10^-3 – коэффициент пропорциональности. Определить средний радиус сильфона, если d=10 мм, а манометр должен измерять давление до 1 кПа.