- •Кадастр физических величин.
- •7.4 Измерение коэффициента теплопроводности на базе компьютерной модели обратной задачи нестационарной теплопроводности
- •Составление системы для измерения pH. Вспомогательный электрод. Расчет pH.
- •15.4 Составление измерительной системы
- •Схемы включения тензорезисторов.
- •Расходомерные устройства дросселирующего типа. Расходомерная диафрагма, расходомерное сопло. Получение метрологической характеристики.
- •Классификация видов и методов измерений
- •Основные положения, определения и термины из области теории информации.
- •Матрицы пьезомодулей Методы расчета прямого и обратного пьезоэффекта.
- •Модель динамической характеристики термопреобразователя на базе уравнения нестационарной теплопроводности, записанная в форме конечных разностей.
- •Классификация сигналов.
- •Погрешности тензометрических измерительных преобразователей
- •Методы, устройства для измерения вязкости жидкости. Определение понятия вязкости (формула Ньютона). Теория и устройство капиллярных вискозиметров.
- •13.1 Капиллярные вискозиметры
- •Средства измерений. Основные понятия и классификация.
- •Выбор напряжений (токов) питания тензорезисторов.
- •Цветовые пирометры (пирометры спектральных отношений).
- •Структурные схемы измерительных систем.
- •Тензометрические преобразователи механических величин. Метрологическая характеристика динамометра с упругим элементом в форме стержня круглого сечения.
- •Излучение газов и паров. Распространение излучения в оптических прозрачных средах. Колориметрический измерения (варианты организации измерений, схем приборов).
- •Методы измерительных преобразований
- •1.3.2 Метод уравновешивания
- •7.1.1 Методика определения величины тэдс термоэлектрических преобразователей на основе термопар
- •Вискозиметры с падающим шариком (теория, схемы). Ротационные вискозиметры. Вискозиметры с падающим шариком
- •13.3 Ротационные вискозиметры
- •Погрешности измерений.
- •Пьезоэлектрические преобразователи. Разновидности пьезоэффекта. Анализ механизма воникновения пьезоэффекта на базе элементарной кристаллической ячейки кварца.
- •6.1 Разновидности пьезоэлектриков
- •Вибрационные (ультразвуковые) вискозиметры.
- •Оценка точности результатов прямых однократных измерений. Классификация средств измерений по обеспечиваемой точности
- •1.6 Классификация средств измерений по обеспечиваемой точности
- •Полупроводниковые термометры сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления. Типы термисторов. Вольт-апмерные характеристики.
- •Расходомеры электромагнитного (индукционного) типа. Расходомеры индукционного типа применяются для измерения –электропроводных жидкостей (10-3-10-6 ).
- •Оценка точности многократных прямых измерений.
- •Термометры сопротивления металлические. Метрологические характеристики. Конструкции промышленных вариантов. Схемы подключений (измерительные цепи).
- •7.2.1 Подключение термометров сопротивления
- •Потенциометрические методы анализа (pH – метрия). Основы pH – метрии. Измерительный электрод (водородный, стеклянный).
- •15.1 Основы pH – метрии
- •15.2 Измерительный электрод
- •Обработка результатов прямых многократных измерений.
- •Схемы подключения термопар (измерительные цепи)
- •Схемы включения термопар
- •Яркостные пирометры.
- •Оценка точности косвенных измерений.
- •Примеры применения термисторов. Линеаризация характеристик. Интерфейс с ibm pc.
- •7.2.4 Интерфейс термисторов и ibm pc
- •Бесконтактная низкочастотная кондуктометрия. Бесконтактная высокочастотная кондуктометрия.
- •Условие компенсации:
- •Динамические погрешности звеньев измерительных систем. Апериодические звенья.
- •Конструкции термопреобразователей на основе эффекта тэдс. Варианты изготовления термопары в лаборатории.
- •Манометры пружинные. Разделительные устройства. Грузопоршневые манометры.
- •12.3 Грузопоршневые манометры
- •12.4 Разделительные устройства в системах измерения давления
- •Динамические погрешности звеньев измерительных систем.Периодические звенья.
- •Тензометрические датчики давления.
- •Термокондуктометрические и термохимические газоанализаторы.
- •Резистивный преобразователь. Эквивалентная схема Реостатные преобразователи.
- •8.2 Разновидности оптических преобразователей
- •Недостатки контактной кондуктометрии на постоянном токе (эффект поляризации электродов). Кондуктометрия на переменном токе. Четырехэлектродная измерительная ячейка.
- •Тензорезисторные преобразователи. Классификация тензорезисторов (по конструкции).
- •5.1.1 Проволочные тензорезисторы
- •5.1.2 Фольговые тензорезисторы
- •5.1.3 Пленочные фоторезисторы
- •5.1.4 Полупроводниковые тезорезисторы дискретного типа
- •5.1.5 Интегральные полупроводниковые тензорезисторы
- •Поляризационно-оптические методы анализа. Метрологические зависимости. Схема автоматического поляриметра.
- •Коэффициент тензочувствительности тензорезистора.
- •11.3 Весоизмерительные уровнемеры
- •Весовые дозаторы сыпучих материалов
- •Манометры сопротивления, емкостные, ионизационные, теплопроводности. Манометры сопротивления
- •12.6 Ёмкостные манометры
- •12.7 Ионизационные манометры
- •Область применения тензорезисторов. Тензометрические преобразователи перемещений. Схемы упругих элементов.
- •9.3.1 Ротаметры со шкалой местных показаний
- •9.3.2 Ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний
- •Газоанализаторы оптико-акустического действия и газоанализаторы ультрафиолетового поглощения.
- •Конструкции силоизмерителей с тензочувствительными элементами.
- •Хроматографические методы анализа. Схемы хроматографов с детектором теплопроводности (катарометром) и пламенно-ионизационным детектором.
- •17.1 Хромотографической установка и ее основные элементы
- •Измерение давлений. Основные определения. Кссификации средств измерений. Жидкостные манометры.
- •12.1 Жидкостные манометры
- •Тензометрические преобразователи крутящих моментов и акселерометры.
- •5.10 Преобразователи крутящего момента
- •Эквивалентная электрическая схема пьезоэлектрического преобразователя. Анализ амплитудо-частотных характеристик пьезоэлектрических преобразователей.
- •Преобразователи (датчики) уровня резистивного, емкостного типа. Уровнемеры радиационного типа. Ультразвуковые уровнемеры.
- •Измерительная цепь может быть двух вариантов:
- •Уровнемеры радиационного типа
- •11.5 Ультразвуковые уровнемеры
- •Разновидности пьезоэлектриков. Области применения пьезоэлектрических преобразователей
- •6.2 Область применения пьезоэлектрических преобразователей
- •Ультразвуковые устройства измерения расхода
- •Конструктивное исполнение пьезоэлектрических преобразователей.
- •Преобразователи (датчики) уровня поплавкового и буйкового типа.
- •10.3 Преобразователи уровня буйкового типа
- •Тепловые преобразователи для измерения скорости (плотности) потока (термоанемометры). Конструкция, схема подключения, метрологическая характеристика.
- •Принцип действия
- •Радиационные преобразователи температуры (Радиационные пирометры).
- •Расходомерные устройства тензочувствительного типа
- •Детекторы теплопроводности для определения составов газовых смесей. Конструкция, схема подключения, анализ зависимости теплоотдачи от состава смеси.
- •Фотоэлектрические рефрактометры. Теория, метрологические характеристики. Схемы приборов.
- •Измерения потока (плотности потока) сплошной среды с помощью трубки Пито-Прандтля.
- •Расходомерные устройства турбинного (турбинно-роторного) типа.
- •Приборы для измерения концентраций дисперсной фазы в гетерогенных двухфазных системах (турбидиметры, нефелометры). Физические основы работы приборов.
- •Датчик Коултера. Геометрические характеристики дисперсных систем.
- •14.4 Геометрические характеристики дисперсных систем
Динамические погрешности звеньев измерительных систем. Апериодические звенья.
Динамические погрешности связаны с инерционностью СИ. Характеризуются величиной запаздывания реагирования. При нулевой величине запаздывания имеем пропорциональное (безинерционное) звено
(53)
Динамические характеристики звеньев определяют как функцию отклика на ступенчатое входное воздействие.
Динамические погрешности звеньев измерительных преобразователей следует оценивать на базе модельных характеристик СИ. Существует несколько подходов к моделированию:
можно использовать статиcтические методы, однако они не пригодны на стадии проектирования;
кинетический подход. Этот подход как и предыдущий требует экспериментальных данных, но в меньшем количестве. Кинетический подход рассмотрим на примере звеньев СИ.
Апериодические звенья
При использовании кинетического подхода к моделированию динамической характеристики воспользуемся характеристикой пропорционального звена (53) дополнив ее членом, учитывающим запаздывание реагирования (скорость изменения выходного сигнала).
, (54)
где Т – временной параметр, – учитывает временную задержку показаний.
(55)
(56)
(57)
(58)
(59)
При , , если =0 ,то
Подставляем полученное выражение в формулу (59)
(60)
Выразим :
(61)
(62)
Если измеряемая величина изменяется в пределах 0,95 от установившегося значения, то измерения можно считать статическими.
При :
(63)
T – время, по истечении которого выходное значение сигнала достигнет 0,632 от установившегося. Т называют постоянной времени. Ее обычно заносят в паспорт прибора (динамический показатель). Иногда указывают частоту сигнала, при которой погрешность не превысит 5%.
На нижеследующем рисунке представлен график функции (62).
|
Рисунок 8 |
Примеры апериодических звеньев:
преобразователи температуры (термометры);
электрохимические элементы (звенья) измерительных систем.
Конструкции термопреобразователей на основе эффекта тэдс. Варианты изготовления термопары в лаборатории.
Промышленная термопара представляет собой спай, помещенный в металлическую гильзу. Для того, чтобы провода не соприкасались друг с другом на них надеты керамические бусы или кольца. Конструктивная схема такого первичного преобразователя представлена на рисунке 8. В качестве материалов электродов термопар используют сплавы: хромель, копель (формируемые спаи – хромель-копель), алюмель (формируемые спаи – хромель-алюмель). Для измерения высоких температур используют термостойкие металлы: платину, родий (платино-родиевые термопары) и другие. |
|
1 – электроды, 2 – керамические бусы, 3 – головка, служащая для подключения внешних проводов, 4 – защитный чехол
Рисунок 74 – Устройство промышленной термопары |
Для работы в лаборатории используют малогабаритные термопары с открытыми спаями.
Обычно такие термопары изготавливают сами исследователи. В качестве материала для изготовления чаще всего используются сплавы хромель и копель (хромель-копелевые термопары), хромель и алюмель (хромель-алюмелевые термопары). Для этих термопар характерна высокая удельная (на единицу разности температур «рабочего» и «свободного» спаев) величина ЭДС.
Варианты изготовления термопары в лаборатории:
1)
|
1 – зажим с изолирующей ручкой, 2 – электрод, который вставлен в зажим, 3 – держатель проводников термопары, 4 – скрученные проводники, 5- флюс (обычно - тетрабарат натрия), Тр – понижающий трансформатор; ЛАТр – лабораторный автотрансформатор
Рисунок 75 |
На рисунке 76 представлен вид готовой термопары. Диаметр головки термопары незначительно превышает удвоенный диаметр проводника. |
|
Рисунок 76 |
2) Следующий вариант изготовления термопары представлен на рисунке 77:
|
1 – сосуд из изоляционного материала; 2 – раствор электролита (обычно раствор поваренной соли); 3 – слой маловязкого масла; 4 – скрученный проволоки; 5 – держатель с изолирующей ручкой; 6 – электрод (пластина из нержавеющей стали)
Рисунок 77 |