Измерительная техника 3 вариант. Измерительная техника 3 вар. Контрольная работа по дисциплине Измерительная техника 3 вариант студент группы эо17 Ощепков В. А
 Скачать 144.42 Kb.
|
1 2 Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Горнозаводский политехнический техникум КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине: Измерительная техника 3 вариант Выполнил: студент группы ЭО-17 Ощепков В.А. Преподаватель: Панков А.В. Горнозаводск 2018 Вариант №3Дать ответы на вопросы: Приведите классификацию методов измерения, поясните каждый из методов, дайте их сравнительную оценку. Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. В примечании сказано, что метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений. Методы измерений классифицируются: Метод непосредственной оценки; Метод сравнения с мерой; Нулевой метод измерений; Дифференциальный метод измерений; Метод измерений замещением; Метод измерений дополнением; Контактный метод измерений; Бесконтактный метод измерений. Анализ метода измерений следует начинать с выяснения основных признаков: является он методом непосредственной оценки или методом сравнения с мерой. Фактически это единственное принципиальное деление, поскольку значительная часть терминов просто уточняет разновидности метода сравнения с мерой. Различия между двумя методами измерений заключаются в том, что метод непосредственной оценки реализуют с помощью приборов без дополнительного применения мер, а метод сравнения с мерой предусматривает обязательное использование овеществленной меры. Меры в явном виде воспроизводят с выбранной точностью физическую величину определенного (близкого к измеряемой) размера. Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений Метод сравнения с мерой (метод сравнения) – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При использовании метода непосредственной оценки значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия. Суть метода непосредственной оценки, как любого метода измерения состоит в сравнении измеряемой величины с мерой, принятой за единицу, но в этом случае мера "заложена" в измерительный прибор опосредованно. Прибор осуществляет преобразование входного сигнала измерительной информации, соответствующего всей измеряемой величине, после чего и происходит оценка ее значения. Формальное выражение для описания метода непосредственной оценки может быть представлено в следующей форме: Q = х, где Q – измеряемая величина, х – показания средства измерения. Метод сравнения с мерой характеризуется тем, что прибор используют для сопосталнения измеряемой величины с известной величиной, воспроизводимой мерой. Для реализации этого метода можно использовать приборы с относительно небольшими диапазонами показаний, вплоть до вырожденной шкалы с одной нулевой отметкой. Примерами этого метода являются измерения массы на рычажных весах с уравновешиванием объекта гирями (мерами массы), измерения напряжения постоянного тока прибором-компенсатором путем сравнения с известной ЭДС нормального элемента. Формально метод сравнения с мерой может быть описан следующим выражением: Q = х + Хм, где Q – измеряемая величина, х – показания средства измерения. Хм – величина, воспроизводимая мерой. Примерами используемых мер являются гири, концевые меры длины или угла, эталонные резисторы и т.д. В случае, когда используют высокоточные меры, можно уменьшить инструментальную составляющую погрешность не только за счет точности меры, но и за счет существенного (по сравнению с измерением методом непосредственной оценки) уменьшения применяемого диапазона преобразований используемого прибора, что обычно приводит к снижению значения погрешности, вносимой прибором. Метод сравнения с мерой реализуется в нескольких разновидностях, среди которых различают: дифференциальный и нулевой методы измерений, метод совпадений, метод измерений замещением и метод противопоставления, метод измерений дополнением. В данном перечислении курсивом выделены термины, включенные в РМГ 29 –99. Дифференциальный и нулевой методы отличаются друг от друга в зависимости от степени приближения размера, воспроизводимого мерой, к измеряемой величине. Дифференциальный метод измерений (дифференциальный метод) – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. Пример – измерения длины, выполняемые на станковом приборе с измерительной головкой при настройке по блоку концевых мер. Фактически дифференциальный метод измерений – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой, что формально соответствуетх ≠ 0 в выражении Q = х + Хм. Нулевой метод измерений (нулевой метод) – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Формально это можно представить как х ≈ 0 в том же выражении Q = х + Хм из чего следует: Q ≈ Хм . Пример – измерения массы взвешиванием на равноплечих рычажных весах с полным уравновешиванием чашек. Метод совпадений (по ГОСТ 16263 –70) – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины оценивают, используя совпадение ее с величиной, воспроизводимой мерой (т.е. с фиксированной отметкой на шкале физической величины). Для оценки совпадения можно использовать прибор сравнения или органолептику, фиксируя появление определенного физического эффекта (стробоскопический эффект, совпадение резонансных частот, плавление или застывание индикаторного вещества при достижении определенной температуры и другие физические эффекты). В зависимости от одновременности или неодновременности воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различают метод измерений замещением и метод противопоставления. Метод измерений замещением (метод замещения) – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Пример - взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Борда). Следует отметить, что РМГ 29 –99 представляет слишком узкую трактовку метода замещения. В другой интерпретации рассматривают альтернативную пару: методы замещения и противопоставления. В таком случае метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором известную величину, воспроизводимую мерой, после настройки прибора замещают измеряемой величиной, то есть эти величины воздействуют на приборпоследовательно. Метод противопоставления – метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливают соотношение между этими величинами. Контактный метод измерений (контактный метод) – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Примеры: измерение диаметра вала индикаторной скобой, измерение температуры тела термометром. Бесконтактный метод измерений (бесконтактный метод) – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения. Примерами могут быть измерение температуры в доменной печи пирометром и измерение расстояния до объекта радиолокатором. Если в ходе измерения мера и измеряемый объект последовательно воздействуют на вход средства измерений (СИ), "замещая" друг друга, реализуется метод замещения. Например, измерительная головка на стойке настраивается по плоскопараллельной концевой мере длины, после чего мера убирается и замещается контролируемой деталью. Некоторые приборы (весы, измерительные мосты и др.) обеспечивают возможность одновременного воздействия на них меры и измеряемой физической величины. С помощью таких приборов реализуется метод противопоставления. Докажите, что с помощью ваттметра электродинамической системы можно измерить активную мощность. Начертите векторную диаграмму электродинамического ваттметра. Принцип действия электродинамического ваттметра основан на том, что угол поворота α рамки (со стрелкой) электродинамического прибора пропорционален произведению токов, умноженному на косинус угла φ между ними: α = кI1I2cosφ (*) где к- постоянный для данного прибора коэффициент. Пусть требуется измерить активную мощность, потребляемую некоторой нагрузкой ZH, к которой приложено среднее квадратическое значение напряжения UH.Через нагрузку ZH протекает гармонический ток со средним квадратическим значением Iн, сдвинутый по фазе на угол ф по отношению к напряжению. Схема включения катушек электродинамического ваттметра показана на рисунке 1. Если параметры ваттметра выбраны так, что Rдоб» ZH, то ток в неподвижной катушке I1≈Iн, а в подвижной - I2≈ UH/Rдоб. Поэтому угол отклонения стрелки α с учетом  Рис.1 Схема включения катушек электродинамического ваттметра. формулы (*) будет пропорционален активной мощности в нагрузке Р:  где к- коэффициент пропорциональности. Ваттметры электродинамической системы можно применять для измерения электрической мощности в цепях как постоянного, так и переменного тока, но наиболее широко их используют для измерения мощности промышленной частоты. Категории и виды стандартов. В России установлены следующие категории нормативно-технической документации, определяющей требования к объектам стандартизации: государственные стандарты (ГОСТ); отраслевые стандарты (ОСТ); республиканские стандарты (РСТ); стандарты предприятий (СТП); стандарты общественных объединений (СТО); технические условия (ТУ); международные стандарты (ИСО/МЭК) региональные стандарты; межгосударственные стандарты; национальные стандарты. Государственные стандарты (ГОСТ) разрабатывают на продукцию, работы, услуги, потребности в которых носят межотраслевой характер. Стандарты этой категории принимает Госстандарт России. В стандартах содержатся как обязательные требования, так и рекомендательные. К обязательным относятся: безопасность продукта, услуги, процесса для здоровья человека, окружающей среды, имущества, а также производственная безопасность и санитарные нормы, техническая и информационная совместимость и взаимозаменяемость изделий, единство методов контроля и единство маркировки. Требования обязательного характера должны соблюдать государственные органы управления и все субъекты хозяйственной деятельности независимо от формы собственности. Рекомендательные требования стандарта становятся обязательными, если на них есть ссылка в договоре (контракте). Отраслевые стандарты (ОСТ) разрабатываются применительно к продукции определенной отрасли. Их требования не должны противоречить обязательным требованиям государственных стандартов, а также правилам и нормам безопасности, установленным для отрасли. Принимают такие стандарты государственные органы управления (например, министерства), которые несут ответственность за соответствие отраслевых стандартов обязательным требованиям ГОСТ Р. Диапазоном применяемости отраслевых стандартов ограничивается предприятиями, подведомственными государственному органу управления, принявшему данный стандарт. Контроль за выполнением обязательных требований организует ведомство, принявшее данный стандарт. Республиканские стандарты (РСТ) устанавливаются по согласованию с Госстандартом и соответствующими ведущими министерствами и ведомствами по закрепленным группам продукции, на отдельные виды продукции, изготовляемой предприятиями. РСТ устанавливают требования к продукции, которая может выпускаться находящимися на территории республики предприятиями, но не является объектом государственной и отраслевой стандартизации. РСТ устанавливаются также на товары народного потребления, изготавливаемые предприятиями, находящимися на территории республики, независимо от их подчиненности, в тех случаях, когда на продукцию отсутствуют государственные стандарты или отраслевые стандарты. РСТ обязательны для всех предприятий, находящихся на территории республики, выпускающих и потребляющих данную продукцию. Стандарты предприятий (СТП) разрабатываются и принимаются самими предприятиями. Объектами стандартизации в этом случае являются составляющие организация и управление производством, продукция, составные части продукции, технологическая оснастка, общие технологические нормы процесса производства. Эта категория стандартов обязательна для предприятия принявшего этот стандарт. Стандарты общественных объединений (научно-технических обществ, инженерных обществ и др.). Эти нормативные документы разрабатывают на принципиально новые виды продукции, процессов или услуг; передовые методы испытаний, а также нетрадиционные технологии и методы управления производством. Общественные объединения преследуют цель распространения перспективных результатов мировых научно-технических достижений, фундаментальных и прикладных исследований. Эти стандарты служат важным источником информации о передовых достижениях, и по решению самого предприятия они принимаются на добровольной основе для использования отдельных положений при разработке стандартов предприятия. Правила по стандартизации (ПР) и рекомендации по стандартизации (Р) по своему характеру соответствуют нормативным документам методического содержания. Они могут касаться порядка согласования норм документов, предоставления информации о принятых стандартах отраслей, общественных и других организаций в Госстандарт РФ, создание службы по стандартизации на предприятии, правил проведения государственного контроля за соблюдением обязательных требований ГОСТ и других вопросов организационного характера. ПР и Р разрабатываются организациями, подведомственными Госстандарту РФ и Госстрою РФ. Технические условия (ТУ) разрабатываются предприятиями и другими субъектами хозяйственной деятельности в том случае, когда стандарт создавать нецелесообразно. Объектом ТУ может быть продукция разовой поставки, выпускаемая малыми партиями, а также произведения художественных промыслов. Особенность процедуры принятия ТУ состоит в том, что во время приемки новой продукции происходит их окончательное согласование с приемочной комиссией. Перед этим предварительно рассылается проект ТУ тем организациям, представители которых будут на приемке продукции. ТУ считаются окончательно согласованными, если подписан акт приемки опытной партии (образца). Международные стандарты (ИСО/МЭК) разрабатываются международными организациями по стандартизации для того, чтобы устранить технические барьеры в торговле, то есть гармонизировать требования, предъявляемые к продукции, услугам в соответствие с требованиями международных стандартов. Если стандарт гармонизирован с международным стандартом, то по нему можно проводить сертификацию продукции. Региональные стандарты разрабатываются региональными органами по стандартизации. Например, такой организацией является ЕОКК (европейская организация по контролю качества). Национальные стандарты разрабатываются национальными организациями по стандартизации. Например, Госстандартом России. Национальные стандарты действуют только на территории России. Межгосударственные стандарты обязательны для стран членов СНГ. Виды стандартов. Существуют следующие виды стандартов: основополагающие стандарты; стандарты на продукцию; стандарты на работы и процессы; стандарты на методы испытаний, контроля, анализа; технические условия. Основополагающие стандарты, в свою очередь, делятся на: общетехнические стандарты; организационно-методические стандарты. Общетехнические стандарты, регламентирующие термины определения, обозначения, номенклатуру показателей качества выполняют функцию обеспечения информационной совместимости однозначности понимания объекта стандартизации. Общетехнические стандарты, регламентирующие общие требования и (или) нормы выполняют функцию обеспечения технического единства и взаимосвязи объектов стандартизации. Стандарты, регламентирующие методы, устанавливают общие методы проектирования подготовки производства, испытаний, хранения, транспортирования, эксплуатации и ремонта продукции. Организационно-методические стандарты, которые регламентируют основные (общие), положения устанавливают общие требования, обеспечивающие организационно-техническое единство объектов стандартизации. Стандарты, регламентирующие порядок (правила) обеспечивают единство и взаимосвязь процессов управления в различных областях деятельности. Стандарты, регламентирующие построение (изложение, оформление, содержание) обеспечивают информационную совместимость документации. Стандарты на продукцию регламентируют требования к продукции и делятся на: стандарты общих технических требований; стандарты общих технических условий; стандарты технических условий. Стандарты общих технических требований и общих технических условий устанавливают всесторонние требования к группе однородной продукции по ее разработке, производству, обращению и потреблению (эксплуатации). Стандарты, регламентирующие параметры и (или) размеры, типы, марки, сортамент, конструкцию устанавливают требования к типоразмерным и параметрическим рядам, обеспечивающим унификацию и взаимозаменяемость продукции. Стандарты, регламентирующие правила приемки, методы контроля, маркировку, упаковку, транспортирование, хранение, эксплуатацию и ремонт данной продукции выполняют функцию по обеспечению заданного качества продукции при ее производстве, сохранении качества при ее транспортировании и хранении, полноценного использования продукции при потреблении, восстановление продукции. Стандарты технических условий регламентируют требования не к группе однородной продукции, а к конкретной выпускаемой продукции. Технические условия – это нормативный документ, который имеет отраслевое подчинение, имеет временное значение до введения ГОСТа на данную продукцию. Решить задачи: Для измерения затраты энергии печью сопротивления в течение суток произвели, замеры напряжения сети 217 В вольтметром на номинальное напряжение 250 В, класса точности 1,5 и тока 94 А амперметром на 200 Л, класса точности 2,5. Определить количество израсходованной энергии, наибольшую возможную относительную и абсолютную погрешности при ее измерении, если время измеряется с точностью до 3 минут. Решение: W=IUT - энергия Абсолютная погрешность прибора: У=  ;  ;где у- класс точности прибора, х – верхний предел шкалы для вольтметра:  для амперметра:  Относительная погрешность приборов:  ;где У- измеренное значение прибора для вольтметра:  для амперметра:  Количество израсходованной энергии: W=I*U*t W=217*94*0.05=79.9 Дж. Ответ: Абсолютная погрешность вольтметра 3,75 В; абсолютная погрешность амперметра 5 А; относительная погрешность вольтметра 1,73 В; относительная погрешность амперметра 5,3 А; количество израсходованной энергии 79.9 Дж. Амперметр на 5А со шкалой на 100 делений включен через трансформатор тока 600/5. Какие токи протекают по обмоткам трансформатора, если амперметр показывает 60 делений. 1 2 |