bestreferat-195274 несколько видов испытаний. Методы и средства измерения температуры
![]()
|
![]() Рис. 1.4. Схема измерения термосопротивления с помощью неуравновешенного моста Зависимость силы тока от изменения сопротивления для неуравновешенного моста определяется по формуле ![]() ![]() после преобразований получим: ![]() Для удобства перейдем в миллиамперы: ![]() На основании зависимости (1.11) можно построить таблицу и график изменения силы тока в диагонали измерительного моста в зависимости от изменения сопротивления термопреобразователя и температуры в пределах заданного диапазона измерений. Таблица 1.5 Зависимость силы тока от величины термосопротивления и температуры
![]() 1.4.4 Определяем погрешность измерения, связанную с нелинейностью функции преобразования Наибольшая величина погрешности от нелинейности функции преобразования в пределах диапазона измерений составит л = I – Iл = -2,245- (- 2,337) = - 0,092мА. В относительном виде л = л/Imax 100 % = - 0,092/ 2,430*100= - 3,79 %. 1.4.5 Определяем погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора 0,1 Ом Подставим в формулу (1.11) значения 10 0,1 Ом, получим: Погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора 0,1 Ом составит R = 0,085 мА. В приведенном виде = R/(Imax – Imin)100 % = 0,085/ (2,430 – ( - 2,245)) 100 % = 1,81 %. 1.4.6 Определить погрешность измерений при падении напряжения Подставим в формулу (1.11) значение напряжения Uав = 5 – 0,2 = 4,8 В. Наибольшая величина погрешности от падения напряжения питания составит u = Imax – Imax = – 2,1 – (–2,245) = 0,145 мА. В относительном виде u = u/Imax 100 % = 0,145/(– 2,245) 100 % = - 6,45 %. Выводы: 1. Шкала измерительного прибора, отградуированная в градусах Цельсия, будет иметь погрешность нелинейности, увеличивающуюся к концу диапазона измерений и равную л = – 3,79 %, это связано с тем, что величина R4 = RT входит в числитель и знаменатель выражения (1.10), являющимся теоретическим выражением функции преобразования для неуравновешенного моста. 2. Погрешность измерений при наличии допуска на номинальное сопротивление терморезистора 0,1 Ом в приведенном виде равна = 1,81 %, она будет оказывать незначительное влияние на погрешность измерений. 3. Погрешность измерений из-за падения напряжения питания на 0,2 В в относительном виде равна u = – 6,45 %, поэтому падение напряжения при применении неуравновешенного моста будет оказывать существенное влияние на результат измерений. ЗАДАНИЕ 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ 2.1 Пружинная мембрана манометра диаметром D, толщиной h и модулем упругости ЕG деформируется под действием давления от 0 до δmах. Требуется: 1. Изобразить схему мембраны деформационного манометра. 2. Определить диапазон измеряемых давлений. 3. Определить погрешность измерений, если толщина пружины h выполнена с допуском ±0,01 мм. Сделать заключение о соответствии манометра заданному классу точности. Решение Исходные данные сводим в табл. 2.1. Таблица 2.1 Исходные данные
2.1.1 Схема мембраны деформационного манометра Схема мембраны деформационного манометра приведена на рис. 2.1. ![]() Рис. 2.1. Схема мембраны деформационного манометра 2.1.2 Определяем диапазон измеряемых давлений Механическое напряжение на мембране определяется по формуле ![]() где p – давление, Па; D – диаметр мембраны, мм; h – толщина мембраны, мм. Из формулы (2.1) определяем диапазон измерения давлений при заданных значениях напряжения мембраны: ![]() ![]() Верхний предел измерения ![]() ![]() 2.1.3 Определение результата измерения давления при перемещении центра мембраны δ1 Деформация мембраны связана с давлением следующим соотношением ![]() выразим отсюда давление ![]() Таким образом, при перемещении мембраны δ1=0,35 мм давление составит ![]() 2.1.4 Определение погрешности результата измерения по классу точности манометра При заданном классе точности 1,0 нормируемое значение абсолютной погрешности измерений будет равно ![]() Где γ – приведенная погрешность манометра, % ; ![]() ![]() ![]() Запишем результат измерений Р=(193139±5250) Па 2.1.5 Определяем погрешность измерений, если толщина пружины h выполнена с допуском ±0,01 мм Подставим в зависимость (2.1) значения наибольшего давления и величину h с наибольшим и наименьшим размерам ![]() ![]() Наибольшую абсолютную погрешность определяем по выражению ![]() ![]() Подставим в зависимость (2,1) значения минимального давления и величину h с набольшими и наименьшими размерами ![]() ![]() Минимальную абсолютную погрешность определяем по выражению ![]() ![]() Таким образом, видно, что погрешность от допуска на изготовления толщины мембраны зависит от измеряемого давления, т.е. является мультипликативной 2.2 Измерение давления трубчато – пружинным деформационным манометром В трубчато-пружинном манометре однотрубная пружина радиусом R0 с первоначальным углом закручивания α = 270° и параметрами поперечного сечения а и b, выполнена из материала с модулем упругости ЕG. Требуется: 1. Изобразить схему пружинно-трубчатого манометра 2. Определить изменения угла закручивания и угла перемещения конца пружины при заданном наибольшем давлении рmах. 3. Определить погрешность измерений, если диаметр трубки D0 выполнен с допуском ±1,0 мм. 4. Назначить класс точности манометра, с учетом запаса точности 2,5. Решение Исходные данные сводим в табл. 2.2. Таблица 2.2 Исходные данные
2.2.1 Схема пружинно-трубчатого манометра Схема пружинно-трубчатого манометра приведена на рис. 2.2. ![]() Рис. 2.2. Схема пружинно-трубчатого манометра 2.2.2 Выбор класса точности трубчато-пружинного манометра для контроля параметра p Определяем допуск контролируемого параметра T=pmax - pmin (2.1) где pmax – наибольшее значение контролируемого параметра, Па; pmin - минимальное значение контролируемого параметра, МПа. Для контролируемого параметра ![]() наибольшее давление pmax=7,9 МПа; минимальное давление pmin=7,4 МПа T=7,9-7,4=0,5 МПа Допускаемая погрешность измерения контролируемого параметра определяем по формуле: δизм=0,33 T (2.2) δизм=0,33·0,5=0,165 МПа Пределы измерения манометра определяем по формулам: Нижний предел измерения HДИ ≤ pmin - δизм; (2.3) HДИ ≤ 7,4 – 0,165 =7,235 МПа; верхний предел измерения ВДИ ≤ pmax +δизм; (2.4) ВДИ ≤7,9+0,165=8,065 МПа В соответствии с определенными значениями HДИ и ВДИ выбираем манометр с верхним пределом измерений 10 МПа. Приведенную погрешность манометра определяем по формуле ![]() ![]() По найденному значению основной приведенной погрешности выбираем манометр класса точности 1,6. 2.2.3 Определяем изменение угла закручивания и угла перемещения конца пружины при заданном наибольшем давлении Угла закручивания связано с давлением соотношением ![]() ![]() Изменение угла закручивания определяем по формуле Δα=αр – α0 (2.7) Δα=286° - 270=16°. 2.2.3 Определяем погрешность измерения, если диаметр трубки D0 выполнен с допуском ±1,0 мм. Из формулы (2.6) выразим давление ![]() Подставим в зависимость (2.6) величину D0 с наибольшим и наименьшим размерами ![]() ![]() Максимальную абсолютную погрешность определим по выражению ![]() Погрешность является мультипликативной, т.к. зависит от измеряемого параметра. 2.3 Измерение давления с помощью пьезоэлектрического преобразователя Напряжение на пьезокристалле кварца преобразователя давления меняется от Umin до Umах, причем используется n пластин толщиной h и размером a b. Емкость измерительной цепи Свх = 10 пФ. Пьезоэлектрическая постоянная для кварца k0 = 2,210-12 Кл/Н и относительная диэлектрическая проницаемость = 4,5. Требуется: 1. Изобразить схему пьезокристалла с заданным количеством пластин. 2. Определить диапазон измерения давления для заданных напряжений 3. Определить систематическую погрешность от влияния внешних физичских величин, в результате чего емкость измерительной цепи Свх увеличится на 5 %. Решение Исходные данные сводим в табл. 2.3. Таблица 2.3 Исходные данные
2.3.1 Схема пьезокристалла Схема пьезокристалла приведена на рис. 2.3. |