Прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.
По способу получения числового значения измеряемой величины все технические измерения можно разделить на прямые и косвенные.
В лабораторной практике и научных исследованиях: совокупные и совместные измерения.
1) Прямыми измерениями называются такие измерения, искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Например, измерение t термометром, р манометром.
2) Результат измерения может быть получен также путем косвенных измерений, когда численное значение находят на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной определенной зависимостью у=f(x1, х2,…,хn), где у-искомая величина, а x1, х2,…,хn – численные значения величин, измеренных прямым способом. Примером являются определение плотности тела по результатам измерения m и V, определение удельного сопротивления электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
3) Совокупными называются измерения, результат которых определяется при решении системы уравнений, получаемых при одновременном измерении однородных величин. Примером является определение коэффициентов уравнения шкалы прибора методом наименьших квадратов.
4) Совместными называются измерения, результат которых получается при решении системы уравнений, полученных при одновременном измерении неоднородных величин.
Измерения производятся на основе физических явлений, определяющих принцип измерения. Например, измерение t по расширению вещества.
Термоэлектрические термометры
Термоэлектрические термометры (ТЭТ) – термопары широко применяются для измерения температур от минус 200 до плюс 2500 °С в различных областях техники и научных исследованиях.
Принцип действия ТЭТ основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в электроцепи, составленной из двух разнородных проводников или полупроводников при наличии разности температур между местами их соединения (спаями) возникает термоэлектродвижущая сила (термоЭДС), величина которой пропорциональна разности температур нагретого Т1 и свободного (холодного) Т2концов спаев и зависит от материала термоэлектродов.
Термометры сопротивления
Действие термометров сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры окружающей их среды.
Измерительная схема состоит из трех элементов: термометра сопротивления, электроизмерительного прибора для тока и источника питания.
Металлические термометры сопротивления имеют следующие достоинства: высокую точность измерения, возможность использования в комплекте с ним измерительных приборов со стандартными шкалами,возможность использования их с информационно вычислительными системами.
К достоинствам полупроводниковых термометров сопротивления относятся: большая чувствительность, которая примерно на порядок выше чувствительности металлических термометров сопротивления; малая инерционность ; большое сопротивление (от единиц до сотен килоом)
Однако полупроводниковые терморезисторы имеют и ряд существенных недостатков. К ним в первую очередь относится большой разброс температурных даже внутри одного и того же типа. Каждый экземпляр терморезистора, предназначенный для измерения и сигнализации температуры, необходимо градуировать индивидуально. К другим недостаткам относятся нелинейность зависимости электрического сопротивления от температуры и малая допустимая мощность рассеивания при прохождении измерительного тока.
Термометры сопротивления широко применяют для измерения температуры в интервале от –260 до 750С.
В качестве материала для изготовления термометров сопротивления используются как чистые металлы, так и ряд полупроводников.
Потенциометрические схемы
Измерение уровня жидкости.
Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой — жидкостью или сыпучим телом. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.
Кондуктометрический метод
Данный метод основан на измерении электропроводности растворов с использованием контактных и бесконтактных резистивных преобразователей. Принцип действия этих преобразователей основан на зависимости сопротивления от состава и концентрации вещества, а также от расстояния между электродами или площади электродов.
Кулонометрический метод
Он основан на измерении количества электричества или тока при электролизе исследуемого вещества и применяется для измерений концентрации определенного компонента в жидких и газообразных средах, а также для измерения влажности газов. 
Полярографический метод
Основан на использовании явления поляризации, т.е. при пропускании тока от внешнего источника, происходит электролиз. Это химические превращения и выделение вещества из раствора.
Ионизационные методы
Эти методы основаны ионизацией анализируемого вещества и измерением ионного тока, который пропорционален концентрации в вакуумметрах, измеряющих абсолютную концентрацию газа безотносительно к его составу, а также масс-спектрометрах и ионизационно-пламенных анализаторах.
Исполнительные устройства
Исполнительные устройства – совокупность исполнительного механизма и регулирующего органа. Исполнительное устройство осуществляет при поступлении на его вход сигналов управления определенные воздействия на объект регулирования.
Исполнительный механизм классифицируется по виду потребляемой энергии:
а) гидравлический исполнительный механизм – состоит из управляющего (заводник) и исполнительного элемента(гидроцилиндр). Последний реализует поступательное(а) или вращательное(б) движение выходного вала. В гидравлических ИМ входная величина – перемещение управляющего устройства или давление жидкости на поршень Р, а выходная-перемещение выходного вала S.
Гидравлические исполнительные устройства обладают очень большим быстродействием и выходной мощностью (10-2 до 5*104 ).
б) пневматический исполнительный механизм
По устройству аналогичны гидравлическим. Они получили распространение благодаря высокой надежности, простоте конструкции и возможности получения усилий до нескольких тонн. Обычно используют поршневые и мембранные исполнительные механизмы, так как они просты по конструкции и имеют высокую надежность.
Широкое внедрение технических средств пневмоавтоматики объясняется высокой пожаро - и взрывобезопасностью, надежностью и дешевизной. Общие недостатки пневматических и гидравлических исполнительных устройств: сложность операций по их наладке и, главное, необходимость в специальных компрессорных (насосных) установках для их питания.
в) электродвигательные механизмы
В них используются электродвигатели постоянного и переменного тока, в том числе асинхронные двухфазные с полым ротором, с конденсаторами в цепи обмотки управления, а также асинхронные трехфазные двигатели. Исполнительные двигатели постоянного тока имеют независимое возбуждение или возбуждение от постоянных магнитов. Управляют этими двигателями, изменяя напряжение на якоре или на обмотке возбуждения.
Большинство электродвигательных ИМ работает в режиме, когда скорость перемещения не зависит от значения отклонения регулирующего параметра от заданного.
г)К электромагнитным исполнительным устройствам относятся прежде всего соленоидные электроприводы, предназначенные для управления различного рода регулирующими и запорными вентилями, золотниками и т. п. Необходимое для перемещения рабочего органа усилие в них создается за счет электромагнита, являющегося неотъемлемой частью подобного исполнительного устройства. Жесткое и упругое соединение узлов систем осуществляют различного рода электромагнитные муфты.
Регулирующий орган может быть выполнен в виде вентиля, клапана, задвижки, крана, шибера, заслонки и др., которые устанавливаются на трубопроводах и газоходах с протекающими по ним жидкостью, газом, паром и т. п.
Средства измерений. Мера. Измерительный преобразователь. Измерительный прибор.
Средствами измерений называются технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные (заводом-изготовителем или официальной метрологической службой) метрологические характеристики, т.е. численные значения величин и свойств, определяющих точность и достоверность результатов измерения.
По функциональному назначению средства измерений подразделяют на меры, измерительные приборы и измерительные преобразователи.
Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины конкретного размера. Меры могут быть однозначными и многозначными.
Средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, называется измерительным прибором. На измерительном приборе наблюдатель может прочитать или отсчитать численное значение измеряемой величины. Измерительные приборы бывают аналоговые и цифровые.
Измерительным преобразователем называется средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.
2) Средства измерений. Иерархия средств измерений.
Средствами измерений - технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, т.е. численные значения величин и свойств, определяющих точность и достоверность результатов измерения.
По функциональному назначению подразделяют на меры, измерительные приборы и измерительные преобразователи.
Иерархия средств измерений:
Измерительный прибор- средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Бывают: аналоговые и цифровые. Разделяются на показывающие и регистрирующие.
Измерительный преобразователь - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.
Первичный измерительный преобразователь -измерительный преобразователь, на вход которого воздействует измеряемая величина. Часть первичного измерительного преобразователя, находящегося под непосредственным воздействием измеряемой величины, называется чувствительным элементом.
Показания измерительного прибора - значения измеряемой величины, определяемые по отсчетному устройству и выраженные в принятых единицах измеряемой величины. Наименьшее значение измеряемой величины, указанное на шкале - начальное значение шкалы, а наибольшее значение – конечное значение шкалы. Область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений, называется диапазоном измерений (шкалы).
Вторичный прибор - измерительный прибор, воспринимающий сигнал от измерительных преобразователей.
Средства измерения, охватывающие измерительные приборы и измерительные преобразователи, называются измерительными устройствами.
Измерительная установка - совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенная в одном месте.
Измерительная система - Совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Средства измерения делятся на рабочие, образцовые и эталоны.
Рабочие средства измерения предназначены для практических измерений во всех отраслях народного хозяйства.
Образцовые средства измерений предназначены для передачи размеров единиц физических величин от эталонов или других точных средств измерений рабочим средствам измерений.
Эталоны служат для воспроизведения и хранения единиц физических величин и передачи их размера через образцовые рабочим средствам измерения, применяемым в народном хозяйстве.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 195.
