Контрольная работа. Основы технических измерений в металлургии. Самостоятельная работа студента 1 Основы технических измерений в металлургии Сыздыкова Талмаса Ерланович Номер зачетной книжки
 Скачать 240.86 Kb.
|
|
Инновационный Евразийский университет Инженерно-технологический факультет Кафедра Энергетика и металлургия Мтл18-304 5B070900 «Металлургия» Самостоятельная работа студента №1 Основы технических измерений в металлургииСыздыкова Талмаса Ерланович Номер зачетной книжки 182300453 Срс 1 задание 1 Погрешности при измерении температуры Всем контактным, в первую очередь зондовым, методам измерения температуры, в отличие от других методов, свойственны т. н. тепловые или термические методические погрешности, обусловленные тем, что комплектный зондовый термометр (или пирометр) измеряет значение температуры только чувствительной части термоприемника, усредненное по поверхности или объему этой части. Между тем эта температура, как правило, не совпадает с измеряемой потому, что термоприемник неизбежно искажает температурное поле, в которое его вносят. При измерении установившейся постоянной температуры тела или среды между ним и термоприемником устанавливается определенный режим теплообмена. Постоянная разность температур термоприемника и измеряемой температуры тела или среды характеризует статическую термическую погрешность при измерении температуры. Если измеряемая температуpa изменяется, то термическая погрешность оказывается функцией времени. Такую динамическую погрешность можно рассматривать как состоящую из постоянной части, эквивалентной статической погрешности, и переменной части. Последняя возникает потому, что при всяком изменении теплообмена между телом или средой, температура которых измеряется, новый режим теплообмена устанавливается не сразу. Обусловленное отставанием искажение показаний термометра или пирометра, являющееся функцией времени, характеризуется тепловой инерцией термоприемника. Тепловые погрешности и тепловая инерция термоприемника зависят от тех же факторов, что и теплообмен между телом или средой и термоприемником: от температур термоприемника и тела или среды, от их размеров, состава (а значит и свойств) и состояния, от конструкции, размеров, геометрической формы, состояния поверхности и свойств материалов термоприемника и окружающих его тел, от их взаиморасположения, от того, по какому закону изменяются во времени измеряемая температура тела или среды.  Тепловые методические погрешности при измерении температуры, как правило, в несколько раз превосходят инструментальные погрешности термометров и пирометров. Их снижение достигается применением рациональных методик измерения температуры и конструкций термоприемников и целесообразным монтажом последних на местах применения. Улучшение теплообмена термоприемника и среды или тела, температура которых измеряется, достигается форсированием полезных и подавлением вредных факторов теплообмена. Например, при измерении температуры газа в замкнутом объеме увеличивают конвективный теплообмен тероприемника с газом, создавая искусств, быстрое обтекание газом термоприемника ("отсосная" термопара), и снижают лучистый теплообмен со стенками объема, экранируя термоприемник ("экранированная" термопара). Для снижения тепловой инерции в термометрах и пирометрах с электрическим выходным сигналом применяют также специальные схемы, искусственно сокращающие время нарастания сигнала при быстром изменении измеряемой температуры. Бесконтактные методы измерения температуры Возможность применения контактных методов при измерениях определяется не только искажением контактным термоприемником измеряемой температуры, но также реальными физическими и химическими характеристиками материалов термоприемника (коррозионной и механической стойкостью, жаропрочностью и т. д.). Бесконтактные методы измерения свободны от этих ограничений. Однако важнейшим из них, т.е. основанным на законах температурного излучения, присущи особые погрешности, обусловленные тем, что используемые законы в точности справедливы лишь для абсолютно черного излучателя, от которого по свойствам излучения более или менее значительно отличаются все реальные физические излучатели (тела и среды).  В соответствии с законами излучения Кирхгофа любое физическое тело излучает энергии меньше, чем черное тело, нагретое до той же температуры, что и физическое. Поэтому прибор для измерения температуру, отградуированный по черному излучателю, при измерении температуры реального физического излучателя покажет температуру, меньшую действительной, а именно такую, при которой свойство черного излучателя, использованное при градуировании (энергия излучения, его яркость, его спектральный состав и т. п.), совпадает по своему значению со свойством физического излучателя при данной действительной его температуре, подлежащей определению. Измеренная заниженная псевдотемпература называется черной температурой. Различные методы измерения приводят к различным, как правило, не совпадающим черным температурам: пирометр радиационный показывает интегральную или радиационную, пирометр оптический — яркостную, пирометр цветовой — цветовую черные температуры. Переход от измеренных черных к действительным температурам осуществляется графически или аналитически, если известна излучательная способность объекта, температуpa которого измеряется.  Излучательной способностью называется отношение значений используемого для измерения свойства излучения физического и черного излучателей, имеющих одинаковую температуру: при радиационном методе излучательная способность равна отношению суммарных (по всему спектру) энергий, при оптическом — спектральная излучательная способность равна отношению спектральных плотностей энергетической яркости. При прочих равных условиях наименьшие погрешности от нечерноты излучателя дает пирометр цветовой. Радикальное решение задачи измерения лучистыми методами действительной температуры нечерного излучателя достигается искусств, созданием для него условий, превращающих его в черный излучатель (например, помещением его в практически замкнутую полость). В некоторых частных случаях возможно измерение действительной температуры нечерных излучателей обычными пирометрами излучения при применении особых методик измерения температуры (например, подсветки, в лучах трех длин волн, в поляризованном свете и др.). Распространенные приборы для измерения температуры Громадный диапазон значений измеряемых температур и неисчерпаемое количество различных условий и объектов измерения обусловливают чрезвычайное разнообразие и многочисленность методов и приборов для измерения температуры.  Самые распространенные приборы для измерения температуры: Термоэлектрические пирометры (термометры); Электрические термометры сопротивления; Радиационные пирометры; Пирометры оптического поглощения; Оптические яркостные пирометры; Цветовые пирометры; Жидкостные термометры расширения; Газовые манометрические термометры; Паровые манометрические термометры; Газовые конденсационные термометры; Стержневые дилатометрические термометры; Биметаллические термометры; Акустические термометры; Калориметрические пирометры-пироскопы; Термокраски; Парамагнитные солевые термометры.  Самые популярные электрические приборы для измерения температуры: Термометры сопротивления Терморезисторы Приборы многих видов, перечисленные выше, используются для измерений различными методами. Например, термоэлектрический термометр используется: для контактного измерения температуры сред и тел, а также поверхностей последних без или в сочетании с устройствами, корректирующими тепловое неравновесие термоприемника и объекта измерения; для бесконтактного измерения температуры радиационным и некоторыми спектроскопическими методами; для смешанного (контактно-бесконтактного) — измерение температуры жидкого металла по методу газовой каверны (измерение радиационным пирометром температуры излучения газового пузыря, выдуваемого в жидком металле на конце погруженной в него трубки). Вместе с тем многие методы измерения температуры могут быть реализованы приборами различных видов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Клюев, контроль и диагностика : справочник / под ред. . – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2005. – 656 с. 2. Контрольно-измерительные приборы и инструменты: учебное пособие / , , . – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 464 с. 3. Пономарев, и практические аспекты теплофизических измерений: монография. В 2-х кн. / , , . – Тамбов : Тамб. гос. техн. ун-т, 2006. – Кн. 1. – 208 с. 4. Профос, П. Измерения в промышленности: справочник. В 3 кн. Кн. 2. Способы измерения и аппаратура / П. Профос; пер. с нем. – М.: Металлургия, 1990. – 384 с. 5. Раннев, и средства измерений: учебник для вузов / , . – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 336 с. 6. Харт, Х. Введение в измерительную технику / Х. Харт; пер. с нем. – М.: Мир, 1999. – 391 с. Срс 1 задание 2 Задание: Введите поправку в показания термоэлектрического термометра и определите температуру рабочего конца t, °С, если известно, что термо - ЭДС термометра типа S (платинородий – платиновый) равна 3,70, мВ, а температура свободных концов 35, °С. Решение: Е (35 °C, 0 °C) =0,203 мВ Определяем термо-ЭДС термометра с учетом поправки Е (t, 0) = Е (t °C, 35 °C) + Е (35°C, 0 °C) = 3,70 + 0,203 = 3,903 мВ. По табл. определяем соответствующую температуру t=459,4 °C. |