2. Метрологические характеристики средств измерений
 Скачать 30.59 Kb.
|
|
2. Метрологические характеристики средств измерений. Метрологическая характеристика средства измерения – это характеристика одного из свойств средства измерения, влияющая на результат измерения, и его погрешность. Для каждого типа средств измерения устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально – действительными метрологическими характеристиками. Характеристики: - Диапазон измерений - Предел измерения - Цена деления шкалы - Чувствительность Погрешность средств измерений. Класс точности. Погрешности измерений – отклонения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешности неизбежны, выявить истинное значение невозможно. Поверка средств измерений. Виды, порядок поверки. Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. различают следующие виды поверок: первичная поверка; периодическая поверка; внеочередная поверка; инспекционная поверка; экспертная поверка. Первичная поверка СИ производится при выпуске СИ в обращение из производства, ремонта и при ввозе из-за рубежа. Периодическая поверка СИ производится через определенные промежутки времени, называемые межповерочным интервалом. Внеочередная поверка проводится вне зависимости от срока периодической поверки: при вводе в эксплуатацию СИ после длительного хранения (более одного межповерочного интервала); в случае повреждения клейма или утери свидетельства о поверке. Инспекционная поверка производится для выявления пригодности к применению средств измерений при осуществлении государственного метрологического надзора. Экспертная поверка проводится при возникновении разногласия по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам СИ. Экспертная поверка проводится, как правило, по требованию суда, прокуратуры и по письмам потребителей. Периодическая поверка производится органами государственной метрологической службы по утвержденным графикам. Калибровка средств измерений калибровка (средств измерений): Совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения метрологических характеристик этого средства измерений. Надежность средств измерений. Критерии и показатели надежности. Надёжность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующим заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определённое сочетание этих свойств как для объекта (здесь под объектом понимается определённое средство измерения), так и для его частей. Основные показатели долговечности и ремонтопригодности средств измерений. Понятие «отказ». Основными показателями долговечности средства измерений являются сроки службы и ресурсы. Согласно ГОСТ 27.003-90, ресурс в качестве показателя долговечности используется для изделий, в которых основным процессом, определяющим переход в предельное состояние, является изнашивание. ОТКАЗ – это невозможность средства измерения (СИ) выполнять свои функции. Отказы делятся на НЕМЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ и МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ. НЕМЕТРОЛОГИЧЕСКИМ называется ОТКАЗ, обусловленный причинами, не связанными с изменением метрологических характеристик СИ. Эти причины носят главным образом явный характер, проявляются внезапно и могут быть обнаружены без проведения поверки. Общие сведения о преобразователях и дистанционных передачах сигнала измерительной информации. В современных измерительных системах комплексов технических средств (КТС) АСУТП весьма существенную роль играют преобразователи, предназначенные для преобразования измеряемой величины в сигнал другой физической величины (чаще всего в электрический сигнал), удобный для дистанционной передачи по линии связи к вторичным измерительным приборам, средствам регулирования, аналого-цифровым преобразователям, используемым в вычислительном комплексе АСУТП. Первичный преобразователь устанавливается около объекта измерения; он (или его часть) непосредственно контактирует с контролируемой средой. 9. Понятие «сигнал». Классификация сигналов. Параметры сигналов. Формулы, рисунки. Сигналом называется материальный носитель информации, представляющий собой некоторый физический процесс, один из параметров которого функционально связан с измеряемой физической величиной. Такой параметр называют информативным. Измерительный сигнал — это сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине. Основные понятия, термины и определения в области измерительных сигналов устанавливает ГОСТ 16465-70 "Сигналы радиотехнические. Термины и определения". Измерительные сигналы чрезвычайно разнообразны. Их классификация по различным признакам приведена на рис. 10.1. Виды Аналаговый, цифровой, дискретный 10. Виды унифицированных электрических сигналов. В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют унифицированные сигналы четырех групп: 1) тока и напряжения электрические непрерывные; 2) частотные электрические непрерывные; 3) электрические кодированные; 4) пневматические. Каждая группа ус ГСП определяется соответствующим государственным стандартом. 11. Дифференциально-трансформаторные преобразователи. Принцип работы, формулы, схема. Дифференциально - трансформаторные преобразователи (ДТП) предназначены для преобразования линейного перемещения сердечника (связанного с чувствительным элементом) в выходной электрический сигнал. Принцип действия их основан на зависимости взаимной индуктивности между обмоткой возбуждения и вторичной обмоткой от положения сердечника. Преобразователь представляет собой трансформатор имеющий обмотку возбуждения и две секции / и вторичной обмотки, включенные встречно, дифференциально (отсюда название — дифференциально-трансформаторный). 12. Реостатные, индуктивные преобразователи и схемы дистанционной передачи. Реостатные измерительные преобразователи применяют в качестве передающих, а в мостовых измерительных схемах дистанционной передачи сигналов измерительной информации также и в качестве следящих. Реостатные передающие преобразователи предназначены для преобразования угловых и линейных перемещений выходных кинематических устройств измерительных приборов в электрический сигнал, передаваемый в линию дистанционной передачи. Переменным параметром передающих реостатных преобразователей является активное сопротивление, распределенное линейно или по некоторому закону по пути движка. Реостатные передающие преобразователи обычно изготовляют из тонкой проволоки, намотанной на каркас из пластмассы или на изолированную проволоку (по типу реохорда автоматических потенциометров). В качестве материала для проволоки применяют манганин, константан и другие металлы. За последнее время для изготовления реостатных преобразователей по типу реохорда применяют проволоку из сплава  (палладий вольфрам).13. Тензопреобразователи, области применения, схемы включения. Тензометрический датчик, в соответствии с п.2.1.2 ГОСТ 8.631-2013 представляет собой весоизмерительный элемент, который реагирует на изменение величины физического воздействия (усилия) и переводит его в электрический сигнал. Фактически это резистор, меняющий параметр омического сопротивления, по отношению к прилагаемой силе. На практике широко используются для измерения массы и нагрузки в весоизмерительных системах. В зависимости от сферы применения используются различные типы тензодатчиков, отличающихся как принципом действия, так и конструктивными особенностями. Как только к измерительному органу прибора будет приложена механическая нагрузка, гибкое основание деформируется, от чего изменятся рабочие параметры всех резисторов в цепи моста тензодатчика. В большинстве случаев попарно происходит сжатие и растяжение тензорезисторов два резистора сжимаются, а другие два растягиваются, в результате чего происходит искажение моста. Электрическая цепь выходит из равновесия и через выход тензодатчика начинает протекать электрический ток. 14. Электросиловые и пневмосиловые преобразователи, области применения. Электросиловые преобразователи предназначены для преобразования усилия чувствительного элемента измерительных устройств, воспринимающего измеряемую величину, в унифицированный сигнал постоянного тока или  Унифицированные электросиловые преобразователи и рассматриваемые ниже средства измерений, созданные на их базе, разработаны НИИТеплоприбором совместно с московским приборостроительным заводом «Манометр». Электросиловые преобразователи, конструктивно сочленяемые с измерительными блоками приборов, выпускают с линейной и квадратичной характеристикой.Преобразователи с линейной характеристикой ЭЛП используются в первичных приборах для измерения абсолютного, вакуум-метрического и избыточного давлений, разности давлений, тяги и напора, уровня и плотности жидких сред и других величин. Для средств измерений этого типа выходной сигнал пропорционален измеряемой величине. Электросиловые преобразователи с квадратичной характеристикой ЭКП применяют в дифманометрах  предназначенных для измерения расхода жидкостей, газов и пара по перепаду давления в сужающем устройстве. В этом случае выходной сигнал дифманометра будет пропорционален измеряемому расходу.15. Преобразователи частотные, с магнитной компенсацией и нормирующие. Передающие преобразователи с магнитной компенсацией предназначены для преобразования линейного перемещения чувствительного элемента первичного прибора в унифицированный выходной сигнал постоянного тока. Принцип действия таких преобразователей заключается в том, что управляющий магнитный поток, создаваемый в специальном устройстве — индикаторе магнитных потоков при перемещении подвижного элемента — постоянного магнита (перемещаемого чувствительным элементом первичного преобразователя), компенсируется магнитным потоком обратнойсвязи, создаваемым в этом же индикаторе током обратной связи. При этом устанавливается определенная зависимость между выходным током и перемещением подвижного элемента (постоянного магнита), а значит, и значением измеряемой величины. 16. Термометры расширения жидкостные, типы, принцип действия. В эту группу входят жидкостные стеклянные термометры, принцип действия которых основан на тепловом расширении рабочего вещества (жидкости, удельный объем которой зависит от температуры), дилатометрические и биметаллические термометры, принцип действия которых основан на различном удлинении двух твердых тел, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения. 17. Дилатометрические, биметаллические термометры, конструкция, принцип действия. Принцип действия дилатометрических и биметаллических термометров основан на различии линейного расширения твердых тел, из которых изготовлены чувствительные элементы этих термометров. Если температурный интервал невелик, то зависимость длины твердого тела от температуры выражается линейным уравнением вида Принцип действия дилатометрических термометров основан на преобразовании изменений температуры в разность удлинений двух твердых тел, обусловленную различием их температурных коэффициентов линейного расширения. Диапазон измерения температур составляет от -30 до +1000°С. Принцип действия биметаллических термометров основан на преобразовании изменений температуры в изгиб пластин, состоящих из двух металлов с разными температурными коэффициентами расширения. Диапазон измерения температур составляет от -100 до +600°С. 18. Манометрические термометры, конструкция, принцип действия. Конструктивно манометрические термометры представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в измеряемую среду. Манометрический термометр — прибор для измерения температуры. Принцип действия основан на измерении давления жидкости или газа в замкнутом объёме, которое меняется при изменении температуры. Шкала манометра градуируется непосредственно в единицах температуры. 19. Термометры сопротивления, принцип действия, градуировка, схемы соединения. Термометр сопротивления – это устройство, предназначенное для измерения температуры твердых, жидких и газообразных сред. Также его используют и при измерении температуры сыпучих веществ. Свое место термометр сопротивления нашел в газо- и нефтедобыче, металлургии, энергетике, сфере ЖКХ и многих других отраслях. Работа термометра сопротивления основана на явлении изменения электрического сопротивления проводника в зависимости от его температуры (от температуры исследуемого термометром объекта). 20. Термоэлектрические преобразователи. Принцип действия, типы, термоэлектродные провода. Принцип работы датчика температуры (термопары) основан на таком физическом явлении, как электродвижущая сила (ЭДС, открыта Томасом Зеебеком в 1821 году). Суть явления: в замкнутой цепи между двумя проводниками (электродами) разного типа (например, медью и железом) возникает ток. Единственное требование – это наличие разницы температур в местах контактов 21. Бесконтактные методы измерения температуры. Пирометры излучения, радиационные, области применения. Бесконтактные измерения температуры нужны в тех случаях, когда, невозможно, сложно или опасно обеспечить механический контакт датчика с объектом измерения Пирометр излучения нужен для преобразования инфракрасного излучения в температуру Область применения: Нередко пирометрами пользуются в сфере электроэнергетике для измерения элементов в распределительных щитах, трансформаторах, кабелей и контактных соединений. Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. Наиболее часто применяются методы контроля прошедшим излучением, основанные на различном поглощении ионизирующих излучений при прохождении через дефект и бездефектный участок сварного соединения С помощью радиационных методов контроля выявляются трещины, непровары, непропаи, включения, поры, подрезы и другие дефекты. 22. Жидкостные приборы измерения давления, области применения. Приборы для измерения давления по назначению можно разделить на три основные группы: барометры, манометры и вакуумметры. Барометры служат для измерения атмосферного давления, манометры – для измерения избыточного давления, вакуумметры – для измерения разрежения. 23. Пружинные приборы для измерения давления, принцип действия, области применения. Грузопоршневые манометры. Принцип действия пружинных приборов основан на использовании величины упругой деформации пружины под действием давления для измерения последнего. Перемещение пружины (вследствие ее деформации) вызывает посредством передаточного механизма отклонение указателя на величину, пропорциональную давлению. манометров, мановакуум-метров и вакуумметров. Принцип действия грузопоршневых манометров основа на уравновешивании давления измеряемой среды на свободно перемещающийся в цилиндре поршень силой, создаваемой калиброванным грузом 24. Мембранные, сильфонные манометры. Принцип действия, области применения. Мембранный: Принцип действия манометра такого вида заключается в уравновешивании напоры жидкости и силы деформации мембраны или пружины. Широко эксплуатируется мембранный манометр в таких отраслях, как фармацевтическая, нефтехимическая, лакокрасочная, пищевая, химическая, авиационная, железнодорожная. Сильфонный: Принцип действия сильфонного манометра основан на уравнивании избыточного давления силами упругой деформации сильфона. Избыточное давление подводят внутрь сильфона, при этом длина сильфона увеличивается, вследствие чего стрелка прибора через систему рычагов движется по шкале. 25. Электрические приборы для измерения давления. Принцип действия, области применения. Основной принцип действия электрических приборов основывается на уравновешивании давления под действующей силой 28. Бесконтактные методы измерения уровня. ультразвуковые, радарные, микроволновые, радиоизотопные; 29. Радарные уровнемеры, конструкция и принцип работы. Принцип действия всех известных радарных уровнемеров основан на измерении времени распространения радиоволны от антенны уровнемера до поверхности продукта, уровень которого измеряется, и обратно. 30. Измерение расхода жидкостей и газа методом постоянного перепада давления, ротаметры. Ротаметр – это прибор, измеряющий объёмный расход жидкости в закрытой трубке. Принцип действия расходомеров этой группы основан на зависимости перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, от расхода вещества. 32. Дифманометры мембранные, сильфонные. Конструкция, принцип действия. Измеряет перепад давления за счёт деформации сильфонного блока. 33. Бесконтактные методы измерения расхода. импульсные работающие на эффекте Доплера 34. Ультразвуковые расходомеры. Принцип действия, конструктивные особенности. Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении разницы во времени прохождения сигнала. При этом два ультразвуковых сенсора, расположенные по диагонали напротив друг друга, функционируют попеременно как излучатель и приёмник 35. Магнитные газоанализаторы. Устройство, принцип действия. Принцип действия:при расположении в неоднородном магнитном поле проводника, нагреваемого электрическим током, за счет понижения магнитной восприимчивости кислорода, вызванного нагреванием, образуется движение газовой смеси, направленной от области большей напряженности магнитного поля к области меньшей напряженности. 36. Термокондуктометрические газоанализаторы. Принцип действия, область применения. Принцип действия основа на процессе переноса тепла в газах под действием градиента температур. 37. Методы измерения плотности. Поплавковые плотномеры. 2 метода: Ареометрический и пикнометрический Для измерения плотности различных жидкостей используется ареометр, а для измерения плотности кремов, бальзамов, гелей, зубных паст используется пикнометр. 38. Гидростатические, радиоизотопные плотномеры. Назначение, устройство, принцип действия. Гидростатический плотномер Принцип их действия основан на измерении давления столба однородной анализируемой жидкости определенной высоты, пропорционального ее плотности. Принцип действия радиоизотопных плотномеров основан на изменении интенсивности пучка γ-лучей после прохождения их через измеряемую жидкость в зависимости от изменения плотности этой жидкости. 39. Психрометрический метод измерения влажности. Психрометрический метод основан на измерении влажности воздуха по понижению температуры тела при испарении с его поверхности, за счёт затраты тепла на испарение воды. 40. Измерение влажности твердых и сыпучих материалов. Прямые и косвенные методы Электрические методы ( кондуктометрические, ёмкостные, Инфакрасный) Кондуктометрический метод |