Засоби та методи вим і ру температури

Основні поняття та визначення в метрології.

Основні визначення і поняття у метрології закріплені законодавчою метрологією, що обумовлює єдиний підхід до Для точних вимірювань фізичних величин у метрології розроблені способи використання принципів і засобів вимірювальної техніки, застосування яких дозволяє вилучити із результатів вимірювань ряд систематичних і випадкових похибок і позбавити експериментатора необхідності вводити поправки для їх компенсації, а в деяких випадках взагалі одержувати вірогідні результати. Багато способів використання так і залишаються лише способами, їх застосовують лише в окремих, небагатьох випадках. Проте є й такі способи використання, які необхідні при численних вимірюваннях багатьох величин. Коли вони стають загальними, їх називають методами вимірювань.
Значення метрології для науково-технічного прогресу та промисловості
Метрологія має важливе значення для науково-технічного прогресу, оскільки без вимірювань, без постійного підвищення їх точності неможливий розвиток жодної з галузей науки і техніки. Завдяки точним вимірюванням стали можливими численні фундаментальні відкриття. Наприклад, вимірювання густини води з підвищеною точністю обумовило відкриття у 1932 р. важкого ізотопу водню — дейтерію, мізерний вміст якого у звичайній воді здатний збільшувати її густину.
Розвиток науки і промисловості стимулював розвиток вимірювальної техніки, а удосконалення вимірювальної техніки, у свою чергу, активно впливали на розвиток багатьох галузей науки і техніки.
Жодне наукове дослідження чи процес виробництва не може обійтися без вимірювань, без вимірювальної інформації. Ні в кого немає сумніву відносно того, що без розвитку методів і засобів вимірювання прогрес у науці і техніці неможливий.
Сучасні досягнення у галузі радіоелектроніки були б неможливі без нових технологій і високоточних вимірювань товщини шарів напилення у мікросхемах і чистоти напівпровідників.

2.Принципи і методи вимірювання.

Для точних вимірювань фізичних величин у метрології розроблені способи використання принципів і засобів вимірювальної техніки,

застосування яких дозволяє вилучити із результатів вимірювань ряд систематичних і випадкових похибок і позбавити експериментатора необхідності вводити поправки для їх компенсації, а в деяких випадках взагалі одержувати вірогідні результати. Багато способів використання так і залишаються лише способами, їх застосовують лише в окремих, небагатьох випадках. Проте є й такі способи використання, які необхідні при численних вимірюваннях багатьох величин. Коли вони стають загальними, їх називають методами вимірювань.
Принцип вимірювання — фізичне явище або сукупність фізичних явищ, які покладені в основу вимірювання певної величини. Наприклад, вимірювання температури за допомогою використання термоелектричного ефекту, зміни електричного опору терморезисторного перетворювача чи зміни тиску термометричної речовини газового термометра та ін.
Засіб вимірювальної техніки — технічний засіб, який застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики.
Метод вимірювання — сукупність способів використання засобів вимірювальної техніки та принципів вимірювань для створення вимірювальної інформації.
Вимірювальна інформація — інформація про вимірювані величини та залежності між ними у вигляді сукупності їх значень.
У метрології у процесі вимірювань найширше застосовуються прямі методи вимірювання, що забезпечують визначення шуканої величини за експериментальними даними.
До прямих методів вимірювання відносяться: метод безпосередньої оцінки, метод порівняння з мірою, метод протиставлення, нульовий (компенсаційний), диференційн

3, Міжнародна система одиниць (СІ) та її роль у міжнародному співробітництві.

Міжнародна система одиниць (СІ) (міжнародна абревіатура SI з фр. Système International d'Unités) — сучасна форма метричної системи, збудована на базі семи основних одиниць^[1]. СІ є найуживанішою системою одиниць при проведенні вимірювань та розрахунків в різних галузях науки, техніки, торгівлі тощо.

Головна мета впровадження такої системи — об'єднання великої кількості систем одиниць (СГС, МКГСС, МКС тощо) з різних галузей науки й техніки та усунення труднощів, пов'язаних з використанням значної кількості коефіцієнтів при перерахунках між ними і створенням великої кількості еталонів для забезпечення необхідної точності. Переваги СІ забезпечують підвищення продуктивності праці проектантів, виробників, науковців; спрощують та полегшують навчальний процес, а також практику міжнародних контактів між державами.

3,Похибки вимірювання фізичних величин: систематичні, випадкові, промахи, адаптивні, мультиплікативні, адитивні та ін.

Похибка вимірювання (англ. error of a measurement) — відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної фізичної величини^[1]:

Абсолютна похибка вимірювання - це похибка вимірювання, виражена в одиницях вимірюваної величини.

Відносна похибка вимірювання - це похибка вимірювання, виражена як відношення абсолютної похибки до результату вимірювання.

За джерелами виникнення похибки вимірювання бувають інструментальні, методичні та особисті (похибки оператора).

Інструментальна похибка - складова похибки вимірювання, зумовлена властивостями засобу вимірювання. Ця похибка в свою чергу може містити кілька компонентів, зокрема, похибку засобу вимірювання та похибку обумовлену взаємодією засобу вимірювання з об'єктом вимірювання.

Методична похибка — складова похибки вимірювання, обумовлена недосконалістю методу вимірювання або невідповідністю об'єкта вимірювання його моделі, прийнятій для вимірювання.

Похибка оператора - складова похибки вимірювання, обумовлена індивідуальними властивостями оператора.

Дана класифікація зручна для ідентифікації компонентів повної похибки вимірювання з метою її оцінювання.

За закономірностями виникнення та прояву розрізняють систематичні та випадкові похибки.

Систематична похибка - складова загальної похибки вимірювання, яка залишається постійною або закономірно змінюється під час повторних вимірювань однієї і тієї ж величини.

Випадкова похибка - складова загальної похибки вимірювання, яка змінюється випадковим чином (як за знаком, так і за величиною) під час повторних вимірювань однієї і тієї ж величини. Таким чином, повна похибка вимірювання є сумою систематичної та випадкової похибок. Випадкові похибки можна виявити шляхом проведення повторних вимірювань, оскільки вони призводять до мінливості їх результатів. В цьому відношенні небезпечнішими є систематичні похибки, оскільки вони часто лишаються непоміченими. Якщо змінну систематичну похибку ще можна виявити за результатами повторних вимірювань методами дисперсійного аналізу або інженерними методами, то не існує математичних методів для виявлення постійних систематичних похибок. Постійні систематичні похибки можуть бути виявлені в результаті ретельного аналізу вимірювальної процедури (методики вимірювання) або експериментально в результаті спеціальних дослідженнь.

Надмірна похибка - похибка вимірювання, яка істотно перевищує очікувану за даних умов похибку.

Результати, що містять надмірну похибку, називаються промахами. Такі результати необхідно виявляти та вилучати.

Промахи (рос. промах, англ. miss, gross (crude) error, нім. Fehler m) – результати, що різко відрізняються від інших результатів вимірювань і є наслідком порушення умов досліду, зокрема вимірювання (неправильні дії спостерігача-експериментатора, несправність вимірювальної апаратури, різка зміна зовнішніх умов тощо).

Похибка вимірювання - це вгдхилення результату вимірювання від істинного значения вимірювальної величины. Причин, що призводять до появи похибок при вимірюваннях, над-звичайно багато. Вони зумовлені: недостатнім знаниям властивостей досліджуваного об'єкта; недосконалістю методів та засобів вимірю-вань, властивістю вимірювального об'єкта; динамічними умовами ви-мірів; похибкою шкали; округлениям результатів вимірювання впли-вом навколишнього середовища тощо.

Адитивна — складова абсолютної похибки засобу вимірювальної техніки, яка не залежить від вимірюванної величини (похибка, яка має стале значення по всій шкалі).

Мультиплікативна — складова похибки засобу вимірювальної техніки, яка пропорційна вимірюваній величині(похибка, що розрахована шляхом множення або похибкою чутливості незалежно від того, випадкова ця похибка чи систематична).

{\displaystyle \delta ={\frac {\mathcal {\Delta }}{x}}100\%\,,}4.Засоби вимірювання та їх основні види.

Засіб вимірювань являє собою технічний засіб, призначений для знаходження досвідченим шляхом з оціненої точністю значення заздалегідь обраної вимірюваної фізичної величини.

Засіб вимірювань має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним в межах встановленої похибки і протягом відомого інтервалу часу.

• міра фізичної величини - засіб вимірювання, призначений для відтворення і (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів, значення яких виражені у встановлених одиницях і відомі з необхідною точністю;

• вимірювальний прилад - засіб вимірювання, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні;

• вимірювальний перетворювач - технічний засіб з нормативними метрологічними характеристиками, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації або передачі;

• вимірювальна установка (вимірювальна машина) - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначена для вимірів однієї або декількох фізичних величин і розташована в одному місці;

• вимірювальна система - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених у різних точках контрольованого об'єкта тощо з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому об'єкту, і вироблення вимірювальних сигналів в різних цілях;

• вимірювально-обчислювальний комплекс - функціонально об'єднана сукупність засобів вимірювань, ЕОМ і допоміжних пристроїв, призначена для виконання у складі вимірювальної системи конкретної вимірювальної задачі.

5. Похибки засобів вимірювання та їх класи.

Абсолютна похибка вимірювання - це похибка вимірювання, виражена в одиницях вимірюваної величини.

Відносну похибку у частках вимірюваної величини або у відсотках знаходять із співвідношень

{\displaystyle \delta ={\frac {\mathcal {\Delta }}{x}}\,}або {\displaystyle \delta ={\frac {\mathcal {\Delta }}{x}}100\%\,,}

де {\displaystyle x\,} - результат вимірювання.

Вираження похибок вимірювання в абсолютній або відносній формі обумовлено історичними традиціями, які склалися в певних галузях вимірювань. Ці традиції часто знаходять закріплення в нормативних документах.

Похибка оператора - складова похибки вимірювання, обумовлена індивідуальними властивостями оператора.

Дана класифікація зручна для ідентифікації компонентів повної похибки вимірювання з метою її оцінювання.

За закономірностями виникнення та прояву розрізняють систематичні та випадкові похибки.

Надмірна похибка - похибка вимірювання, яка істотно перевищує очікувану за даних умов похибку.

6. Основні властивості засобів вимірювання та їхні метрологічні характеристики.

Метрологічна характеристика засобів вимірювань - характеристика однієї з властивостей вимірювань, що впливають на результат вимірювань або його похибка.

Нормовані метрологічні характеристики - це метрологічні характеристики, встановлені нормативно-технічними документами.

Дійсні метрологічні характеристики - це характеристики засобів вимірювань, отримані експериментально.

За́соби вимі́рювань — технічні засоби, що використовуються при вимірюваннях і мають нормовані метрологічні властивості.

Діапазон показань - це область значень шкали, обмежена кінцевим і початковим значенням, тобто найменшим і найбільшим значеннями вимірюваної величини.

Шкала - це частина пристрою, що представляє собою сукупність відміток і проставлених біля деяких із них чисел відліку або інших символів, відповідних ряду послідовних значень величини.

Відмітка шкали - це знак (штрих, крапка тощо) на шкалі, відповідний деякому окремому значенню вимірюваної величини.

Проміжок між двома сусідніми відмітками шкали називається діленням шкали.

Ціна поділки шкали - це різниця значень величин, відповідних двом сусіднім відміткам шкали.

Діапазон вимірювань - область значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі межі похибки засобу вимірювань.

Чутливість вимірювального приладу - відношення зміни сигналу на виході вимірювального приладу викликає його зміни вимірюваної величини.

До засобів вимірювань належать міри, вимірювальні перетворювачі, прилади, установки і системи.

7. Державна система приладів і засобів автоматизації.

Держа́вна систе́ма промисло́вих при́ладів і за́собів автоматиза́ції (ДСП) — це сукупність уніфікованих та нормалізованих рядів блоків, приладів і засобів для одержання, опрацювання та використання інформації, які відповідають єдиним технічним і метрологічним вимогам і мають уніфіковані параметри вхідних і вихідних сигналів, нормалізовані габарити, приєднувальні розміри, а також економічно обґрунтовану точність, надійність, довговічність та естетичність^[1].{\displaystyle {\mathcal {\Delta }}=x-x_{icm.}\,.}

8. Системи дистанційних передач сигналів вимірювальної інформації.

Електронна передача даних являє собою автоматизоване з'єднання інформаційних систем або різних організацій, або територіально віддалених один від одного підрозділів одного підприємства. Зв'язок між ними забезпечують комунікаційні системи за допомогою засобів техніки зв'язку. Ця діяльність звичайно називається дистанційною передачею даних.
Дистанційна передача даних, заснована на використанні каналів зв'язку, являє собою передачу даних у вигляді електричних сигналів, які можуть бути безперервними в часі і дискретними, тобто носити перериваний у часі характер. {\displaystyle {\mathcal {\Delta }}=x-x_{icm.}\,.}

9. Вимірювальні та нормуючі перетворювачі.

Вимі́рювальний перетво́рювач — вимірювальний пристрій, призначений для формування на своєму виході сигналу, що функціонально зв'язаний із сигналом вимірюваної інформації на вході[1] у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та збереження.

Нормуючі перетворювачі - призначені для перетворення природних сигналів від перетворювачів температур (термопар, термометрів опору) У уніфікований струмовий сигнал.

0 ... 5; 0 ... 20; 4 ... 20 мА (0 ... 10В)

Перетворення може здійснюватися або в окремому приладі - нормуючий перетворювач, або в пристроїв уніфікації, розташованому безпосередньо в голівці термопреобразователя. такі перетворювачі називаються термопреобразователямі з уніфікованим вихідним сигналом. У їх позначенні зазвичай присутній буква У. Наприклад: ТСМУ, ТХАУ.

10. Поняття температури. Температурні шкали. Класифікація засобів вимірювання температури

Температурна шкала (рос. температурная шкала; англ. temperature scale ; нім. Temperaturskala f) – шкала, в якій вимірюється температура. Історично склалися різні температурні шкали. В шкалі Цельсія за реперні точки взято точку танення льоду, якій присвоєно значення 0, і точку кипіння води, якій присвоєно значення 100 (запропонована шведським фізиком Цельсієм в 1742 році), в шкалі німецького вченого Фаренгейта реперними прийнято точку плавлення суміші снігу з сіллю з числом 32, точку кипіння води з числом 212 і температуру людського тіла з числом 92, а французький вчений Реомюр точку таннення льоду позначив числом 80, температуру кипіння води – 0 і розділив шкалу між цими точками на 80 рівних частин-градусів (1730 рік). Найпотужнішою шкалою для вимірювання температури є шкала Кельвіна.

Температу́ра (від лат. temperatura — належне змішування, нормальний стан) — фізична величина, яка описує стан термодинамічної системи.

Засоби та методи вим і ру температури

Існують два основних способи для вимірювання температур - контактні і безконтактні. Контактні способи засновані на безпосередньому контакті вимірювального перетворювача температури з досліджуваним об'єктом, в результаті чого домагаються стану теплового рівноваги перетворювача і об'єкта. Цьому способу притаманні свої недоліки. Температурне поле об'єкта спотворюється при введенні в нього термопріемніка. Температура перетворювача завжди відрізняється від істинної температури об'єкта. Верхня межа вимірювання температури обмежений властивостями матеріалів, з яких виготовлені температурні датчики. Крім того, ряд завдань вимірювання температури в недоступних обертаються з великою швидкістю об'єктах не може бути вирішене контактним способом.

Безконтактний спосіб заснований на сприйнятті теплової енергії, переданої через радіаційний і сприймають на деякій відстані від досліджуваного об'єму. Цей спосіб менш чутливий, ніж контактний. Вимірювання температури у великій мірі залежать від відтворення умов градуювання при експлуатації, а в іншому випадку з'являються значні похибки. Пристрій, що служить для вимірювання температури шляхом перетворення її значень в сигнал чи показання, називається термометром (ГОСТ 13417-76),

За принципом дії всі термометри поділяються на такі групи, які використовуються для різних інтервалів температур:

Термометри розширення від - 260 до +700 ° С, засновані на зміні обсягів рідин або твердих тіл при зміні температури.

манометричні термометри від - 200 до +600 ° С, що вимірюють температуру по залежності тиску рідини, пари або газу в замкнутому об'ємі від зміни температури.

. Термометри електричного опору стандартні від - 270 до +750 ° С, що перетворюють зміну температури в зміну електричного опору провідників або напівпровідників.

. Термоелектричні термометри (або пірометри), стандартні від - 50 до +1800 ° С, в основі перетворення яких лежить залежність значення електрорушійної сили від температури спаю різнорідних провідників.

Пірометри випромінювання від 500 до 100 000 ° С, засновані на вимірюванні температури за значенням інтенсивності промени...

11. Термометри розширення. Принцип їхньої дії, будова і використання в промисловості.

Термометри розширення бувають двох типів: скляні рідинні і манометричні. Принцип дії заснований на розширено середовища, укладеної в цих приладах.

Скляні рідинні термометри діляться на дві групи.

Скляний термометр з вкладеною шкалою (Рис.7. А) складається з скляного резервуара 1 і припаяного до нього скляного капіляра 2. Уздовж капіляра розташована шкала 3, яка, як правило, наноситься на пластині молочного скла. Резервуар, капіляр і шкала поміщаються в скляну оболонку 4, яка припаюється до рез Паличні скляні термометри (Рис. 7. Б) виготовляються з товстостінних капілярів 1, до яких припаюється резервуар 2. Шкала термометра 3 наноситься на зовнішній поверхні капіляра.

Капіляр заповнений термометрической рідиною: ртуть, толуол, етиловий спирт, гас, петролейний ефір, пентан ін.

ервуару.

недоліки - Погана видимість шкали, неможливість автоматичного запису показань і дистанційної передачі, крихкість і неможливість ремонту.

Принцип дії манометрических термометрів заснований на залежності тиску термометрического речовини в герметично замкнутому просторі від температури. Манометрический термометр зображений на малюнку .

Термобаллон занурюється в вимірювану середу і робоча речовина, що знаходиться в термобалоні, приймає температуру середовища. При підвищенні температури тиск зростає, при зниженні падає. Тиск через гнучкий капіляр передається манометру , який є частиною всього приладу. Манометр проградуирован в градусах (в одиницях температури, а не тиску).

12. Манометричні термометри: принцип їхньої дії, будова і використання в промисловості

Манометричні термометри підрозділяють на три основних різновиди:

1. рідинні, у яких вся вимірювальна система (термобаллон, манометр і сполучний капіляр) заповнені рідиною;

2. конденсаційні, у яких термобаллон заповнений частково рідиною з низькою температурою кипіння і частково – її насиченими парами, а сполучний капіляр і манометр – насиченими парами чи рідинами, частіше, спеціальною передатною рідиною;

3. газові, у яких уся вимірювальна система заповнена інертним газом.

13. Термоелектричні термометри, принцип дії, типи, характеристики, їх використання в промисловості.

Для вимірювання температури в промисловості найбільш широке поширення одержали термоелектричні термометри, що працюють в інтервалі температур від -200 до +2500 ⁰C і вище. Даний тип пристроїв характеризує висока точність і надійність, можливість використання в системах автоматичного контролю і регулювання параметра, значною мірою визначального хід технологічного процесу в термічних агрегатах.

Сутність термоелектричного методу полягає у виникненні ЕРС у провіднику, кінці якого мають різну температуру. Для того, щоб вимірити виниклу ЕРС, її порівнюють з ЕРС іншого провідника, що утворить з першим термоелектричну пару AB (рис. 3.4), у ланцюзі якої потече струм.

Чутливість термопари до температури ґрунтується на ефекті Зеебека (частіше відомому в літературі за назвою термоелектричний ефект), при якому використовується з’єднання двох різнорідних матеріалів. Коли два з’єднання знаходяться при різних температурах, то в з’єднуючому їх ланцюзі тече електричний струм. Значення струму чи ЕРС, що генерується струмом, визначається різницею температур між двома з’єднаннями (спаями) і матеріалами, з яких виготовлені термопари. Спай, температуру якого необхідно виміряти, називається чутливим спаєм. Інший спай (опорний) звичайно знаходиться при заздалегідь відомій температурі, наприклад температурі замерзання води (0оС). Опорна температура повинна витримуватись з визначеною точністю. Для досягнення високої точності в лабораторних умовах у цих цілях використовується, наприклад, потрійна точка води. При менш жорстких вимогах для одержання опорної температури може бути використана піч з регульованою температурою. При проектуванні систем для вимірювання температури варто враховувати її вартість. Потрібно також спеціальне устаткування для відображення обмірюваного значення температури і автоматичної компенсації внутрішньої опорної температури. Подібні термометричні системи характеризують температуру, обумовлену чутливими елементами, з необхідною точністю і виключають необхідність обчислювати температуру чутливого елемента за значенням генерованої їм ЕРС.

14. Термометри опору, основні типи, принцип дії та будова.

Термо́метр опору — прилад для вимірювання температури, на основі чутливого елемента, електричний опір (первинного вимірювального перетворювача) якого залежить від температури. Як чутливий елемент використовуються терморезистори з металевого чи напівпровідникового матеріалу. В останньому випадку їх називають термісторами.

Принцип дії термометрів опору базується на властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір при зміні температури.

Залежність опору провідника від його температури у найпростішому випадку виражається лінійною залежністю:

{\displaystyle R_{T}=R_{0}(1+\alpha \cdot \Delta T)\,}

де:

R_T — електричний опір при температурі T [Ом];

R₀ — електричний опір при початковій температурі T₀ [Ом];

α — температурний коефіцієнт електричного опору [K⁻¹];

ΔT — зміна температури, що становить T-T₀ [K].

Матеріали, які використовуються для виготовлення термометрів опору, повинні мати максимальний і постійний температурний коефіцієнт електричного опору, лінійну залежність опору від температури, мати відтворюваність властивостей і інертність до впливів навколишнього середовища.

Для виготовлення сенсорів термометрів опору використовують мідь, нікель, платину, вольфрам, що мають позитивний температурний коефіцієнт.

Термометри опору відносяться до одних із найточніших перетворювачів температури. Похибка вимірювання температури за допомогою термометра опору може складати 0,001°С.

Для виготовлення напівпровідникових термоопорів (термісторів) застосовують окисли металів (Mn₂O₃, Cu₂O₃, Fe₂O₃ і ін.), що пресуються і спікаються при високій температурі. Вони мають малі розміри і великі значення температурного коефіцієнту опор

15. Пірометри вимірювання. Призначення, принцип дії.
Види тиску.

Піро́метр (англ. pyrometer, нім. Pyrometer n, Wärmemesser m, Hochtemperaturmesser m) — прилад для безконтактного вимірювання температури непрозорих тіл за їхнім випроміненням в оптичному діапазоні спектра. Принцип дії полягає у вимірюванні значення амплітуди електромагнітного випромінювання тіла. Тепловий промінь, попадає на поверхню вимірювання, відбивається та попадає на первинний перетворювач, на виході котрого формується електричний сигнал прямопропорційний температурі.

16. Рідинні прилади для вимірювання тиску.

Ріди́нний мано́метр (вакуумметр) — манометр (вакуумметр), у якому вимірюваний тиск чи різницю тисків зрівноважують гідростатично (тиском стовпчика рідини)^[1].

В рідинних манометрах з гідростатичним зрівноваженням мірою тиску, що вимірюється є висота стовпа робочої рідини.

Рідинні манометри поділяються на трубні, поплавцеві, дзвонові, кільцеві та компресійні. Трубні манометри (дифманометри) бувають двотрубними (U-подібними) і однотрубними (з ємкістю чи посудиною і вертикальною трубкою та з ємкістю і похилою трубкою, що дає збільшення точності відліку при вимірюванні малих тисків).

Рідинні засоби вимірювання тиску (перепаду тисків, вакууму) характеризуються високою точністю, проте є складними за конструкцією і в обслуговуванні, тому використовуються відносно рідко.

Двотрубний манометр[ред. • ред. код]

Класичним прикладом рідинного двотрубного манометра може бути засіб вимірювання тиску у формі U-подібної трубки (англ. U - tube manometer), покази якого отримують за різницею рівнів рідини у двох гілках труби (див. рис.). Такий прилад був вперше використанийХ.Гюйгенсом у 1661 році. Як робоча рідина, яку ще називають затворною або манометричною, застосовуються дистильована вода, ртуть,етиловий спирт, трансформаторна олива. Вибір робочої рідини визначається діапазоном вимірюваного тиску, умовами експлуатації та необхідною точністю.

Однотрубний манометр[ред. • ред. код]

Рівняння для однотрубного манометра (дифманометра) з ємкістю (посудиною) і вертикальною трубкою є аналогічним до рівняння для двотрубного приладу. Величина переміщення поверхні стовпа рідини в трубці однотрубного манометра прямо пропорційна до перепаду тисків, що вимірюється, і залежить від співвідношення квадратів діаметрів або площ перерізу трубки і посудини: (f/F = d²/D²). Щоб спростити вимірювання, зазвичай беруть співвідношення, при якому h₁ буде становити 1% від h₂, тому величиною h₁ нехтують і відлік роблять лише за рівнем рідини у трубці. Для виключення похибки шкала виготовляється з поділками, що відповідають не 1 мм, а меншими (0,9 мм).

Номенклатура таких засобів вимірювання тиску з гідростатичним зрівноважуванням істотно обмежена. У більшості випадків вони замінені досконалішими деформаційними засобами вимірювання тиску. До числа рідинних засобів вимірювання тиску (різниці тисків і розрідження) з гідростатичним зрівноваженням, які ще застосовуються на технологічних потоках, відносяться також поплавцеві і дзвонові манометри (дифманометри)

Поплавцеві дифманометри[ред. • ред. код]

Принцип зрівноваження вимірюваного тиску силою ваги стовпа робочої рідини використовується в рідинних поплавцевих дифманометрах(англ. enlarged leg manometer), які є різновидом однотрубних манометрів, але не мають видимого рівня робочої рідини. Поплавцеві дифманометри розраховані на номінальні перепади тиску, верхні межі яких обмежені значеннями від 0,0063 до 0,10 МПа, використовуються при статичних тисках вимірюваного середовища не вище за 25 МПа. Клас точності поплавцевих дифманометрів 1,0 і 1,5. Для передавання на відстань інформації про значення перепаду тиску, що вимірюються, вони оснащуються перетворювачами переміщення покажчика в уніфікований сигнал вимірюваної інформації.

Передавальні механізми поплавцевих дифманометрів, що застосовуються при вимірюванні витрат речовин, оснащуються шкалами, градуювання яких роблять за кореневою квадратичною залежністю. Покази таких поплавцевих дифманометрів пропорційні витраті, яка вимірюється.

Дзвонові манометри (дифманометри)[ред. • ред. код]

Дзвоновий манометр (дифманометр) (англ. bell guage) — рідинний манометр, тиск у якому визначають за переміщенням дзвона, зануреного в рідину, або за розвинутою ним силою від вимірюваного тиску^[1].

Дифманометри цього типу використовують дзвін, частково занурений в робочу рідину (наприклад, трансформаторну оливу) і який переміщається під впливом різниці тисків. Дзвін сполучений через систему важелів зі стрілкою або з перетворювачем переміщення в електричний сигнал. Деякі модифікації дзвонових дифманометрів з гідростатичним зрівноважуванням оснащуються перетворювачами, за допомогою яких переміщення дзвона перетвориться в уніфікований сигнал вимірювальної інформації, що передається по каналу зв'язку. Всередину дзвону уведена трубка, сполучена з точкою вимірювання тиску. Зі зміною тиску у піддзвоновому просторі, дзвін піднімається або занурюється, приводячи в рух стрілку приладу або чутливий елемент перетворювача.

При використанні приладу як дифманометра до дзвону підводиться різниця тисків, більший тиск створюється у просторі над дзвоном, а менший у просторі під дзвоном. Дифманометри випускаються на перепади тиску 1…4 МПа. Основна похибка вимірювання ±(1,6…4%) Дзвонові дифманометри з гідростатичним зрівноваженням мають високу чутливість і можуть бути використовуватись для вимірювання малих тисків, перепадів тисків чи розріджень.

Кільцеві дифманометри[ред. • ред. код]

Кільцевий манометр — диференційний манометр, у якому вимірювану різницю тисків визначають за кутом повороту кільцевого корпусу чи за моментом сили, створюваним вантажем, підчепленим до корпусу^[1].

Кільцевий дифманометр, (інша назва «кільцева вага», містить чутливий елемент у вигляді порожнистого кільця з перетинкою. В нижній частині кільця, заповненого рідиною (вода, олива, ртуть), закріплений компенсаційний вантаж G. При p₁ = p₂ рівень рідини в обох частинах кільця однаковий, а центр ваги вантажу перебуває на вертикальній осі, що проходить через центр кільця. При p₁ > p₂ рідина у лівій частині опуститься, а в правій підніметься. Зусилля, що створене дією різниці тисків на перетинку, викличе момент, що намагатиметься повернути кільце за годинниковою стрілкою. Діапазон вимірювання перепадів тисків: для низького тиску (з водяним заповненням) до 1,6 кПа при тиску середовища до 150 кПа; для середнього (з ртутним заповненням) — до 33 кПа при тиску середовища 3,2 МПа. Основна приведена похибка вимірювання ± (0,5…1,5)%.

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 216; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!