close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Korshynov

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Г. И. Коршунов, С. Л. Поляков, Е. Г. Семенова
ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
И ПРИБОРЫ
Учебно-методическое пособие
УДК 006.9
ББК 30.10
К70
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор А. С. Коновалов;
кандидат технических наук К. А. Брусенцов
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
К70
Коршунов, Г. И.
Технические измерения и приборы: учеб.-метод. пособие /
Г. И. Коршунов, С. Л. Поляков, Е. Г. Семенова. – СПб.: ГУАП, 2018. –
57 с.
Содержит теоретические материалы для изучения методов и
средств технического контроля, осуществляемого на всех промышленных предприятиях с целью обеспечения качества выпускаемых
изделий, а также включает методические указания к выполнению
комплекса виртуальных лабораторных работ по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля».
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по
направлениям: «Управление качеством», «Инноватика», «Стандартизация и метрология».
Подготовлено кафедрой инноватики и интегрированных систем
качества и рекомендовано к изданию редакционно-издательским
центром Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.
УДК 006.9
ББК 30.10
© Коршунов Г. И., Поляков С. Л.,
Семенова Е. Г., 2018
© Санкт-Петербургский государственный
университет аэрокосмического
приборостроения, 2018
Введение
Развитие современных технологий и производств невозможно
представить без развития метрологического обеспечения измерительных средств и приборов, которые широко используются при
проектировании, производстве и эксплуатации различных технически сложных объектов и систем.
Технический контроль осуществляется на всех промышленных
предприятиях с целью обеспечения установленного техническими
условиями качества выпускаемой продукции, а также предотвращения дефектов продукции в ходе технологического процесса.
Целью данного курса является изучение методов и средств измерений, испытаний и контроля, которые необходимы для обеспечения качества изделий современных приборов и средств радиоэлектроники. В связи с этим содержание курса включает ряд основных
задач, решаемых в процессе его изучения:
1. Дать основы знаний в области измерений, испытаний и контроля.
2. Дать знания о методах и средствах измерений, испытательном
оборудовании и средствах контроля в объеме, достаточном для квалифицированного решения основных задач разработки и производства, включая получение достоверной измерительной информации
для последующего использования в системах контроля и испытаний.
3. Изучить традиционные методы измерений параметров и характеристик электрических цепей и сигналов, а также основы эксплуатации средств измерения общего и специального назначения.
В теоретической части пособия представлены:
– принципы действия термометров сопротивления и электронного потенциометра;
– измерительная схема автоматического электронного равновесного моста;
– принципы действия и конструкции деформационных чувствительных элементов трубчатого манометра;
– принцип действия и функциональные схемы ёмкостного уровнемера, изложены принцип действия и устройство лабораторного
многопредельного рН-метра рН-673М.
Экспериментальная часть представляет собой логично выстроенный ход работ, включающий выполнение измерений с использованием программного обеспечения: комплекс виртуальных лабораторных работ «Технические измерения и приборы». Выполнение
экспериментов помогает усваивать информацию, связанную с различными методами и средствами измерений.
3
Освоение теоретического материала в совокупности с приобретением практического опыта в процессе выполнения лабораторных
работ позволяет сформировать базу для решения научно-технических задач в области методов и средств технических измерений и
контроля.
4
1. ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ
1.1. Описание принципа действия
термометров сопротивления
Принцип действия термометров сопротивления основан на изменении электрического сопротивления проводника при изменении
температуры. Зная зависимость сопротивления от температуры,
можно по его измерению определять температуру среды, в которую
помещен термометр сопротивления.
Известно, что при нагреве металлы увеличивают сопротивление
от 0,4–0,6% на 1 °С, а окислы металлов (полупроводники) уменьшают свое сопротивление в 8–15 раз по сравнению с металлами. Графически это выглядит следующим образом (рис. 1).
Зависимость сопротивления металлов от температуры в небольшом интервале температур определяется уравнением:
R=
t Rt′ ⋅ 1 + α ⋅ ( t − t′ )  ,
(1)
где Rt – сопротивление металлического проводника при температуре «t»;
Rt′ – сопротивление того же проводника при температуре «t′»;
( t − t′ ) – интервал измерения температур; α – коэффициент температурного сопротивления.
R
R0
КМТ
0
Cu
Pt
t, °C
Рис. 1. Зависимость сопротивления термометров от температуры
(Сu – медный; Pt – платиновый; КМТ – полупроводниковый)
5
1.2. Практическое применение
Для металлических проводников диапазон измерения составляет: для платины – 200…850 °С, для никеля – 80…300 °С, для меди
– 200…250 °С. Точность измерения для платины ±0,5%. Изменение
сопротивления пропорционально изменению температуры. Термометр сопротивления состоит из провода, включенного в цепь (обычно в мостовую схему) для измерения изменения сопротивления.
Элементы цепи смонтированы в защитную трубку для, учитывающую параметры внешних воздействующих факторов. Время реакции такого датчика на изменение температуры достаточно велико.
Для полупроводниковых термисторов характерная существенная
нелинейность и высокое быстродействие. Термисторы дают значительно большие изменения сопротивления на градус по сравнению
с металлическими проводниками. Имеют малые размеры, температурный диапазон обычно составляет 100…300°. В малых диапазонах
изменения температуры может быть достигнута точность 0,1 °С.
1.3. Лабораторная работа № 1.
«Поверка моста сопротивления»
Цель работы: изучение принципа действия и устройства электронного автоматического моста.
Конструкция электронного автоматического моста и его измерительная схема.
Электронные уравновешенные мосты переменного тока предназначены для измерения, записи и регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение которых может быть преобразовано в изменение активного сопротивления.
Прибор состоит из следующих основных блоков: корпуса, каретки с
пером, усилителя, панели внешних коммутаций лентопротяжного механизма, регулирующего устройства, измерительного механизма.
Терморезисторы – нелинейные резисторы, изготовленные из
полупроводниковых материалов, имеющих большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). У большинства терморезисторов ТКС отрицательный (–4,2 до –8,4 %/ °С). Терморезисторы
с положительным ТКС называют позисторами.
В зависимости от применяемого полупроводникового материала
терморезисторы разделяют:
1. Кобальто-марганцевые КМТ (начальное сопротивление Rн от
22 до 1000 КОм, ТКС от –4.2 до –8.4 интервал рабочих температур
от –60 до +180 °С).
6
2. Медно-марганцевые ММТ (Rн = 1–220 кОм, ТКС от –2.4 до –5,
интервал рабочих температур от –10 до +500 °С).
3. Титанобариевые с положительным ТКС – СТ5 (Rн = 0,02–
0,14 кОм, ТКС = 20, –20 – +200 °С).
В основу работы электронных автоматических мостов «КСМ2»
положен нулевой метод измерения сопротивления.
Измерительная схема автоматического электронного равновесного моста «КСМ2» представлена на рис. 2.
Измерительная схема уравновешенного моста состоит из резисторов, имеющих следующие назначения:
Rp – реохорд, калиброванное сопротивление;
Rш – шунтирующее сопротивление, для ограничения тока, протекающего через реохорд;
Rк – резистор для задания верхнего предела измерений;
Rн – резистор для задания начала шкалы;
R1, R2, R3 – постоянные сопротивления;
Rб – сопротивления в диагонали питания, для ограничения тока;
Rt – термометр сопротивления;
Rл – резисторы для подгонки сопротивления линии связи до 2,5 Ом.
К точкам подключен источник питания – напряжение переменного тока 6,3 В. Подключение термометра к прибору производится
по трехпроводной схеме. В этом случае сопротивление проводов распределяется между двумя прилегающими плечами моста. ПримеB
Rпр
a″ R p a
Rш
Rk
220
∼
a'
РД-09П2
R3
0 100 200
Rн
d
Rб
∼
R1
b
R2
ЭУ
Rл
Rл
Rt
Сеть
c
d
Рис. 2. Измерительная схема автоматического
электронного равновесного моста «КСМ2»
7
нение трехпроводной схемы для присоединения термометра снижает величину температурной погрешности, вызванной изменением
сопротивления соединительных проводов Rл, вследствие изменения
температуры окружающего воздуха.
При изменении температуры контролируемого объекта изменится сопротивление термометра Rt и нарушится равновесие измерительной схемы.
В результате в измерительной диагонали моста появится напряжение разбаланса, которое доводится усилителем до величины,
достаточной для приведения в действие двигателя. Таким образом, происходит автоматическое включение двигателя различных
устройств и механизмов.
Ротор двигателя будет вращаться до тех пор, пока существует
сигнал, вызванный разбалансом схемы. Одновременно перемещается указатель прибора по шкале и движок по реохорду до наступления равновесия в измерительной схеме. В момент равновесия
измерительной схемы положение указателя на шкале определяет
значение измеряемой величины, т. е. температуру контролируемого
объекта в данный момент времени.
Порядок выполнения работы
Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие
клавиши: W, S, A, D – для перемещения в пространстве; F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется
объект, при последующем – ставится);
Ctrl – присесть; F10 – выход из про1
граммы.
Левая клавиша мыши (1) – при нажатии и удерживании обрабатывается
(поворачивается, переключается) тот
2
или иной объект (рис. 3).
Средняя клавиша (2) – при первом
нажатии (прокрутка не используется)
берется объект, при последующем –
3
ставится (прикрепляется).
Правая клавиша (3) – появляется
курсор-указатель (при повторном – исчезает).
Примечание: При появившемся
курсоре невозможно перевести взгляд
Рис. 3. Функции
вверх и стороны.
манипулятора
8
Рис. 4. Внешний вид электронного
равновесного моста «КСМ2» в лаборатории
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 4.
Порядок действий
1. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней
части прибора (Платиновый К = 50 Ом).
2. Включите прибор с помощью тумблера.
3. Выставьте исследуемое сопротивление (10 Ом) с помощью регуляторов. При этом стрелка потенциометра отклонится влево или
вправо.
4. Возьмите блокнот и зафиксируйте исследуемое сопротивление, нажав на карандаш.
5. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на
нулевую отметку. Зафиксируйте действительно сопротивление при
прямом ходе, нажав на карандаш в блокноте.
6. Снова установите исследуемое сопротивление с помощью регуляторов и зафиксируйте выбор, нажав на карандаш в блокноте.
7. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на
нулевую отметку. Зафиксируйте действительно сопротивление при
обратном ходе, нажав на карандаш в блокноте.
8. Повторите эксперимент для нескольких значений сопротивления. Результаты измерений занесите в отчет.
Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы
в режиме «Платиновый К = 50 Ом»:
9
1 группа – 15 Ом; 23 Ом; 33 Ом; 45 Ом.
2 группа – 17 Ом; 22 Ом; 30 Ом; 47 Ом.
3 группа – 14 Ом; 28 Ом; 35 Ом; 49 Ом.
4 группа – 12 Ом; 21 Ом; 32 Ом; 40 Ом.
5 группа – 11 Ом; 24 Ом; 31 Ом; 42 Ом.
9. После завершения измерений на платиновом преобразователе
выключите прибор с помощью тумблера.
10. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней
части прибора (Медный К = 53 Ом).
11. Включите прибор с помощью тумблера и повторите действия
с п.3 по п.8. Значения сопротивления для выполнения лабораторной
работы в режиме «Медный К = 53 Ом»:
1 группа – 18 Ом; 25 Ом; 38 Ом; 51 Ом.
2 группа – 19 Ом; 26 Ом; 36 Ом; 50 Ом.
3 группа – 13 Ом; 29 Ом; 34 Ом; 53 Ом.
4 группа – 16 Ом; 27 Ом; 37 Ом; 48 Ом.
5 группа – 20 Ом; 23 Ом; 40 Ом; 46 Ом.
12. После завершения измерений на медном преобразователе выключите прибор с помощью тумблера.
13. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней
части прибора (Медный К = 100 Ом).
14. Включите прибор с помощью тумблера и повторите действия
с п.3 по п.8. Значения сопротивления для выполнения лабораторной
работы в режиме «Медный К = 100 Ом»:
1 группа – 50 Ом; 61 Ом; 70 Ом; 83 Ом.
2 группа – 52 Ом; 63 Ом; 71 Ом; 85 Ом.
3 группа – 55 Ом; 65 Ом; 73 Ом; 90 Ом.
4 группа – 57 Ом; 67 Ом; 75 Ом; 92 Ом.
5 группа – 59 Ом; 68 Ом; 77 Ом; 95 Ом.
15. После завершения измерений на медном преобразователе выключите прибор с помощью тумблера.
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия электронного автоматического моста «КСМ2», его электрическая схема.
2. Порядок измерений в одном из режимов.
3. Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0–100 °С, согласно табл. 1.
Основную приведенную погрешность γ определяют по формуле:
=
γ
10
( Rt − Rè ) ⋅100 / Rt .
(2)
Таблица 1
Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0–100 °С
Проверяемое
значение
измеряемой
величины,
Rt, Ом
Действительное
значение входного
сигнала, Rи, Ом
При
прямом
ходе
При
обратном
ходе
Погрешность
поверяемого
прибора, %
Допустимое
значение
основной
Вывод
Прямой Обратный приведенной
погрешности,
ход
ход
%
γ
γ
Платиновый К = 50 Ом
1
2
3
4
5
15
15
15
15
15
Медный К = 53 Ом
1
2
3
4
5
15
15
15
15
15
Медный К = 100 Ом
1
2
3
4
5
10
10
10
10
10
1.4. Лабораторная работа № 2.
«Снятие кривой переходного процесса
преобразователей сопротивления»
Цель работы: изучение принципа действия и устройства термометров сопротивления.
Порядок подготовки к лабораторной работе
Электрические термометры сопротивления (рис. 5) применяются
для измерения температур в диапазоне от –200 до +700 °С.
В комплект электрического термометра входят чувствительный
элемент, измерительный прибор и соединительные провода. В каче11
Рис. 5. Общий вид
электрического термометра сопротивления
стве чувствительного элемента в термометре сопротивления применяется металлическая проволока (Сu, Pt), намотанная на изоляционный каркас и заключенная в защитный кожух (рис. 6).
а)
Головка
термометра
б)
I
(чувствительный элемент
термометра сопротивления)
Выводы чувствительного
элемента
Керамический
каркас
Керамический
порошок
I
Защитный
чехол
Чувствительный элемент
термометра сопротивления
Рис. 6. Платиновый термометр сопротивления:
а) с подвижным штуцером; б) чувствительный элемент
12
Таблица 2
Серийно выпускаемые термометры сопротивления
Тип
ТСП
платина
ТСМ
медные
Номинальное
сопротивление при 0°С, Ом
Новая
градуировка
Старая
градуировка
1
1П
5
5П
10
10П
гр. 20
50
50П
гр. 21 (46 Ом)
100
100П
гр. 22
10
10М
50
50М
гр. 23 (53 Ома)
100
100М
гр. 24
Чувствительными элементами полупроводниковых термометров
сопротивления (термисторов) являются смеси окислов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и др. Смеси двух-трех окислов со
связывающими добавками измельчают, спекают и обжигают, придавая им форму небольших цилиндриков, шайбочек или бусинок.
В торцы чувствительных элементов вжигают контакты. При увеличении температуры термометра его сопротивление резко уменьшается согласно зависимости:
Rt=
B⋅( 293−T )
R ⋅ e 293−T ,
(3)
где R – значение сопротивления при 293 К;
T – температура, К;
B – постоянная, зависящая от свойств полупроводникового материала.
Серийно выпускаемые в нашей стране термометры сопротивления приведены в табл. 2.
В качестве вторичных приборов с термометрами сопротивления
применяются обычно автоматические электронные равновесные
мосты, реже логометры неравновесные мосты и тестеры.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 7.
13
Рис. 7. Внешний вид
электрического термометра сопротивления в лаборатории
Порядок действий
1. Установите температуру нагрева печи 70 °С с помощью регулятора.
2. Включите прибор с помощью тумблера. И дождитесь нагрева
печи до указанной температуры.
3. Возьмите блокнот, нажав на него.
4. Вставьте термометр в печь. В процессе нагрева термометра, показания прибора будут меняться и автоматически фиксироваться в
блокноте.
5. Результаты измерений занесите в отчет.
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия электрического термометра сопротивления.
2. Порядок измерений.
3. Протокол поверки, согласно табл. 3.
4. График нагрева термометра во времени.
5. Вывод о погрешности измерения термометра при 70°С. Основную приведенную погрешность γ определяют по формуле:
=
γ
(Tç − Tè ) ⋅100 / Tç ,
где Tз – заданное значение температуры, °С;
Tи – измеренное значение температуры, °С.
14
(4)
Таблица 3
Протокол поверки термометра в пределах 70 °С
№ измерения
Время, t, сек
Температура, Т, °С
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
1.5. Контрольные вопросы
1. Приведите принцип действия и устройство термометров сопротивления.
2. Назовите основные особенности применения металлических и
полупроводниковых термометров сопротивления.
2. Объясните принцип работы по электрической схеме электронного автоматического моста типа «КСМ2».
3. Назовите материал для изготовления термометров сопротивления и требования к ним.
4. Приведите типы стандартных термометров сопротивления.
15
2. ТЕРМОПАРЫ
2.1. Метод измерения температуры
с помощью термопар
В основу метода измерения температуры с помощью термопар положен термоэлектрический эффект: в замкнутой цепи, состоящей
из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения имеют разную
температуру.
Цепь, состоящая из двух разнородных проводников, называется термопарой, проводники А и В, образующие термопару, – термоэлектродами (рис. 8). Спай термопары, помещенный в объекте измерения и имеющий температуру t, называется рабочим или горячим.
Спай, имеющий температуру t0, называется свободным или холодным. Суммарную ТЭДС этой замкнутой цепи получим, обходя
цепь против часовой стрелки:
EAB=
( t,t0 ) eAB ( t ) + eBA ( t0 ),
(5)
где e AB ( t ) и eBA ( t0 ) – контактная ЭДС, возникающая в местах
соединения и обусловленная разностью температур концов термоэлектродов А и В.
V
3
t0
t0
2
B
A
t
1
Рис. 8. Термопара
16
E ( t0 , t0 )
E ( t, t0 )
E,мВ
t′0
t0
t
t, C
Рис. 9. Графическое определение поправки
на температуру свободных концов
При t = t0
EAB ( t0 ,t0 ) = e AB ( t0 ) + eBA ( t0 ) = 0
(6)
eBA ( t0 ) = −e AB ( t )
(7)
Откуда
Подставив (6) в (4), получим
EAB ( t0 ,t0 ) =e AB ( t ) − e AÂ ( t0 ) =0
(8)
Таким образом, ТЭДС термопары зависит от двух переменных t и
t0. Но если поддерживать температуру одного из спаев постоянной,
например t = const, то функция упростится, и уравнение перепишется таким образом
EAB ( t0 ,t0 ) = f ( t ),
(9)
Эта зависимость определяется опытным путем (т. е. градуировка
термопары), а выражать ее можно градуировочной кривой, являющейся статической характеристикой термопары (рис. 9) и таблицами.
Поправка на температуру
свободных концов термопары
Выше было установлено (уравнение 9), что ТЭДС термопары является функцией температуры рабочего спая только в том случае,
17
если температура свободных концов постоянна. Градуировка, термопары производится чаще всего при температуре свободных концов t0, равной 0 °С (реже при + 20 °С). В процессе измерения температура t0 может быть отличной от градуировочной, поэтому возникает необходимость внесения поправки, иначе получаемые значения ТЭДС будут либо завышены, либо занижены. Это отклонение
ТЭДС выражается уравнением:
E=
AB ( t,t0 ) EAB ( t,t0′ ) ± EAB ( t0′ ,t0 ),
(10)
где EAB ( t,t0 ) – значение ТЭДС термопары при температуре свободных концов t0, равной градуировочному значению;
EAB ( t,t0′ ) – значение ТЭДС термопары при действительной температуре свободных концов t0;
EAB ( t0′ ,t0 ) – поправка, которая должна, быть внесена в показания прибора при t′ ≠ t0 . Если t0′ < t0 , то значения ТЭДС термопары
завышены по сравнению с табличными данными, и поправка берется со знаком «минус». Если t0′ > t0 , то значения ТЭДС занижены, и
поправка берется со знаком «плюс».
Как видно, поправка представляет собой ТЭДС термопары, которую она развивает при температуре горячего спая t0′ и при температуре свободных концов t0. Определить величину поправки, а также
искомую температуру t можно по градуировочной кривой термопары, если известна действительная температура свободных концов
t0′. Это производится следующим образом:
а) По графику находят величину поправки EAB ( t0′ ,t0 ), взят случай t0′ > t0 .
б) Измеряют прибором значение ТЭДС термопары при действительной температуре свободных концов t0 − E ( t,t0′ ).
(
)
в) Зная суммарную ТЭДС EAB ( t,t0′ ) + EAB t0′ ,t0 , по графику
определяют искомую температуру рабочего спая t.
2.2. Практическое применение
Любая пара проводников образует термопару, но не каждая пригодна для практического применения. Одним из основных требований, предъявляемых к термопарам, является то, что ЭДС, которую
они развивают должна быть достаточной для измерения и однозначно меняться от температуры. Чтобы облегчить подбор материалов
для термоэлектродов, необходимо определить их термоэлектрические свойства по отношению к одному – нормальному термоэлек18
Таблица 4
Промышленные термопары
Название термопары
Платинородий-платина
Хромель-алюмель
Хромель-копель
Обозначение
Пределы измерения, °С
Термопара Градуировка Длительно Кратковрем.
ТПП
ТХА
ТХК
ПП
ХА
ХК
–20–1300
–50–1100
–50–600
1600
1300
800
троду. В качестве материала для нормального термоэлектрода, принята чистая платина. Все материалы по своим термоэлектрическим
свойствам можно разделить на положительные, у которых в паре с
платиной ток в горячем спае течет от платины к этому материалу, и
отрицательные, у которых ток течет вы обратном направлении.
В настоящее время ГОСТом допускается применение ограниченного числа типов термопар. В табл. 4 приведены данные о наиболее
распространенных промышленных термопарах. В приложении
даны градуировочные таблицы двух типов термопар. Табличные
значения ТЭДС и градуировка шкалы рассчитаны на температуру
свободных концов термопары.
Для изготовления термопар чаще всего применяют электроды в
виде проволок диаметром 0,5–5,2 мм. Термоэлектроды соприкасаются друг с другом только в рабочем спае, по всей остальной длине
они электрически изолированы фарфоровыми трубками. Горячий
спай термопар не изолируют. Его получают сваркой или пайкой.
Для защиты термопар от воздействия измеряемой среды изолированные термоэлектроды помешают в защитный чехол из материалов, выдерживающих высокие температуры в давлении измеряемой
среды. Защитные чехлы для темопар могут иметь различную форму в зависимости от объекта и рабочих условий. Для термопар, работающих при температурах до 1000 °С, применяют металлические
защитные чехлы, а при температурах свыше 1000 °С – фарфоровые
чехлы. На защитном чехле имеется головка с контактной панелью
для подключения соединительных проводов. Схема конструкции
термоэлектрического термометра показана, на рис. 11, а общий вид
термометра – на рис. 10.
Как видно из рис. 11 свободные концы термопары располагаются
в головке термоэлектрического термометра. Учитывать температуру свободных концов здесь трудно, кроме того, эта температура может значительно меняться. Поэтому есть смысл перенести свободные концы в место, где учет их температуры упрощен.
19
Рис. 10. Общий вид термоэлектрического термометра
6
5
4
7
3
2
1
Рис. 11. Схема конструкции термоэлектрического термометра:
1 – термоэлектроды, 2 – изоляционные трубки, 3 – защитный чехол,
4 – соединительный винт, 5 – головка термометра,
6 – термоэлектродные соединительные провода, 7 – свободные концы
20
Перенос их осуществляется с помощью термоэлектродных соединительных проводов С и Д, которые должны в паре между собой при
температурах t0′ и t0 развивать такую же ЭДС, как и термоэлектроды термопары А и В при тех температурах. Соединительные провода можно изготовлять из тех же материалов, что и термоэлектроды
термопары. В этом случае они являются простым продолжением ее.
Если термоэлектроды сделаны из дорогих материалов, то соединительные провода выполняются из других, более дешевых материалов. Так, например, для платинородий-платиновой термопары соединительные провода делаются из меди и медноникелевого сплава,
для хромель-алюмелевой термопары – из меди и константана. Для
хромель-копелевой термопары провода изготовляются из этих же,
не менее качественных сплавов, имеющих сходную характеристическую кривую. С измерительным прибором термопара соединена
медными проводами F.
Перенос свободных концов термопары, как было указано, позволяет учесть их температуру и, следовательно, внести соответствующую поправку. Одним из способов внесения поправки является
следующий: измерив температуру в зоне свободных концов, устанавливают с помощью корректора стрелку отключенного прибора
на отметку шкалы, соответствующую этой температуре. Если при
дальнейшей эксплуатации температура свободных концов изменится существенно, эту поправку можно таким же образом изменить.
В промышленных условиях применяют компенсирующее
устройство, которым поправка на температуру свободных концов
вносится автоматически.
2.3. Лабораторная работа № 3.
«Поверка электронного автоматического потенциометра»
Цель работы: изучение принципа действия и устройства электронного автоматического потенциометра.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 12.
Порядок действий
1. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней
части прибора (Хром-Никель). Выставьте вид измерения «Точно».
2. Включите прибор с помощью тумблера.
21
Рис. 12. Внешний вид электронного потенциометра
3. Выставьте исследуемое напряжение с помощью регуляторов
(10 mV). При этом, стрелка потенциометра отклонится влево или
вправо.
4. Возьмите блокнот и зафиксируйте исследуемое напряжение,
нажав на карандаш.
5. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на
нулевую отметку. Зафиксируйте действительное напряжение при
прямом ходе, нажав на карандаш в блокноте.
6. Снова установите исследуемое напряжение с помощью регуляторов и зафиксируйте выбор, нажав на карандаш в блокноте.
7. С помощью регуляторов установите стрелку потенциометра на
нулевую отметку. Зафиксируйте действительно напряжение при
обратном ходе, нажав на карандаш в блокноте.
8. Повторите эксперимент для нескольких значений напряжений. Результаты измерений занесите в отчет.
Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы
в режиме «Хром-Никель»:
1 группа – 14 mV; 28 mV; 35 mV; 49 mV.
2 группа – 15 mV; 23 mV; 33 mV; 45 mV.
3 группа – 11 mV; 24 mV; 31 mV; 42 mV.
4 группа – 17 mV; 22 mV; 30 mV; 47 mV.
5 группа – 12 mV; 21 mV; 32 mV; 40 mV.
9. После завершения измерений на платиновом преобразователе
выключите прибор с помощью тумблера.
10. Выберите тип преобразователя переключателями на верхней
части прибора (Хром-Алюминий).
22
11. Включите прибор с помощью тумблера и повторите действия
с п.3 по п.8. Значения сопротивления для выполнения лабораторной
работы в режиме «Хром-Алюминий»:
1 группа – 55 mV; 65 mV; 73 mV; 90 mV.
2 группа – 57 mV; 67 mV; 75 mV; 92 mV.
3 группа – 50 mV; 61 mV; 70 mV; 83 mV.
4 группа – 59 mV; 68 mV; 77 mV; 95 mV.
5 группа – 52 mV; 63 mV; 71 mV; 85 mV.
15. После завершения измерений на медном преобразователе выключите прибор с помощью тумблера.
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия потенциометра.
2. Порядок измерений в одном из режимов.
3. Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0–100°С, согласно табл. 5.
Основную приведенную погрешность γ определяют по формуле:
=
γ
( Et − Eè ) ⋅100 / Et ,
(11)
Таблица 5
Протокол поверки шкалы прибора в пределах 0–100°С
Проверяемое
значение
измеряемой величины,
T, °C
Расчетное
значение
E, mV
Действительное
значение входного
сигнала, E, mV
Допустимое
значение
основной
Обрат- приведенной
ный ход
погрешности, %
γ
Погрешность
поверяемого, %
Прямой
При
При
ход
прямом обратном
ходе
ходе
γ
Вывод
Хром-Никель
1
2
3
4
5
15
15
15
15
15
Хром-Алюминий
1
2
3
4
5
15
15
15
15
15
23
2.4. Лабораторная работа № 4.
«Снятие кривой переходного процесса термопары»
Цель работы: снять кривую переходного процесса термопары.
Принцип действия и устройство
электронного потенциометра
Электронные автоматические потенциометры предназначены
для измерения, записи, регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение значения которых может быть преобразовано в изменение напряжения
постоянного тока. Потенциометры работают в комплекте с одной
или несколькими термопарами стандартных градуировок или с одним, или несколькими датчиками ЭДС или напряжения постоянного тока, или телескопом радиационного пирометра. Многоточечные
приборы рассчитаны на работу с датчиками одной градуировки.
В основу работ электронных потенциометров положен компенсационный метод измерения ЭДС. Он основан на компенсации (уравновешивании) измеряемой ТЭДС термопары известным падением
напряжения на сопротивлении. Значение компенсирующего напряжения определяет величину измеряемой термопары, а, следовательно, и температуру (рис. 13). Шкалы автоматических потенциометров градуируют в градусах стоградусной шкалы.
Термопара или датчик напряжения постоянного тока включены
последовательного с электронным усилителем (ЭУ) в одну из диагоналей измерительного моста. В другую диагональ включен источник стабилизированного питания (ИПС), обеспечивающий постоянство рабочего тока в измерительной схеме (рис. 14).
При измерении сигнала, поступающего в прибор от датчика, на
входе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного
тока и усиливается для приведения в действие реверсивного двигателя (РД), выходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, пока существует напряжение разбаланса. Вращение
выходного вала реверсивного двигателя с помощью механической
передачи (шкив и трос) преобразуется в прямолинейное движение
каретки, на которой закреплены контакт R1, указатель и записывающее устройство. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измеряемого параметра,
которое также записывается на движущейся диаграммной ленте.
Запись измеряемого параметра в одноточечных приборах – непрерывная, в многоточечных – цикличная. Резистор R9 помещен в не24
t0
С
t1
t1
A
B
t1
F
t
Рис. 13. Схема включения автоматического потенциометра
в цепь термопары
A
R1
R2
R4
R5
R3
0100 200
B
R6
R8
R7
I1
R 11
R 10
R9
c
I1
Термопара
Рис. 14. Электрическая принципиальная схема потенциометра:
R1 – реохорд; R2 – резистор шунта; R5 – резистор для задания
верхнего предела измерений; R3 – резистор для задания начала шкалы;
R4, R6 – подгоночные резисторы; R8, R11 – резисторы для ограничения
и регулировки рабочего тока источника питания; R7 – балластный
резистор; R10 – резистор для контроля рабочего тока;
R9 – вспомогательный резистор, выполненный из меди
для потенциометров, с компенсацией ТЭДС концов термопары
25
посредственной близости от свободных концов компенсационных
приводов, соединяющих термопары с прибором.
При изменении температуры окружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов, а, следовательно, и сопротивления резистора R9. Появляющееся дополнительное
падение напряжения на резисторе R9 компенсирует изменение ЭДС,
вызванное изменением температуры свободных концов термопары,
в результате чего показания прибора практически остаются без изменения.
Статические и динамические характеристики
термопар
Зависимость, выраженная уравнением (6), является уравнением
идеальной статической характеристикой термопары. Строится она
по градуировочным таблицам.
Динамическая характеристика термопары представляет собой
зависимость ТЭДС от температуры во времени. Наиболее показательной формой динамической характеристики является временная характеристика, когда входная величина термопары, т. е. температура, меняется скачкообразно (рис. 15).
Выходной величиной термопары является ТЭДС Е, а входной –
температура Qср измеряемой среды, которые связаны между собой
дифференциальным уравнением апериодического звена
Tâîñ − dE / dt + E = K ⋅ Qñð ,
(12)
решив которое, получим:
(
)
Xâûõ = K ⋅ Xâõ ⋅ 1 − å−t/T .
(13)
Построенная по уравнению (13) временная характеристика апериодического звена представляет собой экспоненту, из свойств которой известно, что если из любой ее точки провести касательную
до пересечения с прямой нового установившегося значения выходной величины, то проекция этой касательной на ось времени есть
величина постоянная для данной экспоненты и равна постоянной
времени Т. Таким образом, под постоянной времени можно условно
понимать время, в течение которого выходная величина, изменяясь
с постоянной скоростью после скачкообразного изменения входной
величины, достигнет нового установившегося значения. За время
Т отклонение выходной величины апериодического звена, под действием скачкообразного изменения величины достигает 63,2 % от
26
Т, °C
Е,тв
DE = k * DT
DE = 0, 632k * DT
0
t,сек
0
t, сек
Тпост
Рис. 15. Временные характеристики термопары:
а – статическая, б – динамическая
Рис. 16. Внешний вид электрического
термометра напряжения в лаборатории
максимального отклонения. Постоянная времени характеризует
инерционные свойства термопар (рис. 15).
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 16.
Порядок действий
1. Установите температуру нагрева печи 80 °С с помощью регулятора.
27
Таблица 6
Протокол поверки термометра в пределах 80 °С
Время, t, сек
№ измерения
Температура, Т, °С
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2. Включите прибор с помощью тумблера. И дождитесь нагрева
печи до указанной температуры.
3. Возьмите блокнот, нажав на него.
4. Вставьте термометр в печь. В процессе нагрева, показания термометра будут меняться и автоматически фиксироваться в блокноте.
5. Результаты измерений занесите в отчет.
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия электрического термометра сопротивления.
2. Порядок измерений.
3. Протокол поверки, согласно табл. 6.
4. График нагрева термометра во времени.
5. Вывод о погрешности измерения термометра при 80 °С. Основную приведенную погрешность γ определяют по формуле:
=
γ
(Tç − Tè ) ⋅100 / Tç ,
Tз – заданное значение температуры;
Tи – измеренное значение температуры.
28
(14)
2.5. Контрольные вопросы
1. Приведите основные элементы конструкции термоэлектрического термометра.
2. Приведите материалы для термопар, требования к ним.
3. Приведите типы стандартных термопар.
4. Объясните принцип действия термоэлектрических термометров.
5. Приведите вид статической характеристика термопар
6. Приведите вид динамическая характеристики термопар.
29
3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
3.1. Теоретические основы измерения давления
В международной системе единиц за единицу давления принят
Паскаль (Па) – давление, которое испытывает 1м2 плоской поверхности под действием равномерно распределенной, перпендикулярной к этой поверхности силы в 1 Н.
1 кгс/см2 ~ 1*10–5 Па
Наиболее распространенными средствами измерения давления
являются манометры (рис. 17).
В качестве упругих деформационных чувствительных элементов в приборах давления используются мембраны, мембранные коробки, сильфоны и трубчатые пружины.
Плоские мембраны, изготавливаемые из стали и бронзы, представляют собой круглые тонкостенные пластины постоянной толщины. Под действием измеряемого давления Ризм мембранная пластина
прогибается. Приборы этого типа обладают малой инерционностью
и позволяют измерять переменное давление с частотой до сотен герц.
Прогиб мембраны дифференциально-трансформаторным преобразователем (ДТП) преобразуется в электрический сигнал Uвых.
Гофрировка поверхности мембраны в виде кольцевых волн значительно повышает ее надежность и спрямляет характеристику
мембраны. В дифманометрах применяются мембранные коробки,
образованные двумя спаянными гофрированными мембранами.
В приборах давления, измеряющих малые давления и разность
давлений (тягомерах, дифманометрах) применяют неметаллические (вялые) мембраны.
Эти мембраны изготовляют из специальной
сетчатой ткани (капрона, шелка), покрытой
бензомаслостойкой резиной или пластмассой.
Характеристики вялых мембран снимают экспериментально, т. к. рассчитать их не удается.
Для повышения жесткости вялых мембран
применяют пружины.
Сильфон представляет собой тонкостенную
трубку с поперечной гофрировкой. Сильфоны
применяют в приборах для измерения вакууметрического давления до 1кгс/см2 (0,1 МПа), из2
Рис. 17. Общий вид быточного давления до 600 кгс/см и разности
2
давлений до 2,5 кгс/см (0,25 МПа). При работе
манометра
30
на сжатие сильфоны выдерживают давление в 1,5–2 раза больше,
чем при воздействии давления изнутри. Статическая характеристика сильфонов линейна в небольших диапазонах перемещений.
Трубчатые пружины чаще всего выполняются в виде одновитковых, центральная ось которых представляет собой дугу окружности
с центральным углом, равным 200–270 градусов (рис. 18). Наиболее
широкое применение получили пружины Бурдона эллиптического
и плоскоовального сечения. Большая ось поперечного сечения расположена перпендикулярно радиусу кривизны Rк центральной оси
(среднему радиусу) пружины. Один конец пружины Бурдона закрепляется неподвижно, а другой – свободный, закрытый пробкой и
запаянный – соединяют с механизмом прибора, – стрелочным указателем или преобразователем.
Тонкостенные пружины Бурдона применяют в приборах для
измерения вакууметрического давления до 1 кгс/см2 (0,1 МПа) и
избыточного давления до 60 кгс/см2 (6 МПа). Для измерения избыточного давления до 200–1600 кгс/см2 (20–160 МПа) применяют
толстостенные пружины овального сечения. Для измерения сверхвысокого давления до 10000 кгс/см2 (1000 МПа) и выше применяют
одновитковые трубчатые пружины с эксцентричным каналом.
Под действием измеряемого давления Ризм пружина Бурдона деформируется в поперечном сечении. Продольные волокна элемен-
Рис. 18. Структурный вид
пружины Бурдона
31
та пружин растягиваются наиболее значительно у малой полуоси.
В продольных волокнах наружного радиуса трубки Бурдона будет
возникать растяжение, а в волокнах внутреннего радиуса – сжатие.
Вследствие того, что волокна, стремятся сохранить свою первоначальную длину, трубка Бурдона будет разгибаться. При этом свободный конец трубки совершит некоторое линейное перемещение.
Для изготовления мембран, сильфонов и трубчатых пружин необходим материал с высокой упругостью, антикоррозийностью,
малой зависимостью параметров от изменения температуры, который также должен хорошо поддаваться технологической обработке,
пайке и сварке. Указанным требованиям отвечают бронза, латунь и
хромоникелевые сплавы.
Конструкция и принцип действия
пружинного манометра
Основным элементом пружинного манометра является изогнутая полая трубчатая пружина плоской формы (рис. 19). Один конец
пружины, в которую поступает измеряемое давление, закреплен
неподвижно в держателе, второй (закрытый) – может перемещать1
3
3
2
1
4
О
5
0
7
6
2
Рис. 19. Конструкция пружинного манометра: 1 – трубчатая пружина;
2 – держатель; 3 – хомутик; 4 – тяга; 5 – ось с зубьями; 6 – винт;
7 – стрелка
32
ся. В трубчатой пружине изначально настраивается определенное
давление, после чего можно производить измерения. В трубчатую
пружину 1, через штуцер и держатель 2 поступает избыточное давление, и она начинает изгибаться, приводя в движение тягу 4, которая в свою очередь перемещает ось 5, тем самым приводя в движение индикаторную стрелку 6, которая показывает соответствующее
значение давления.
3.2. Лабораторная работа № 5.
«Изучение приборов для измерения давления»
Цель работы: изучение принципа действия и конструкции деформационных чувствительных элементов и поверка трубчатого
манометра.
Поверка средств измерения давления
Основной недостаток трубчатых пружин и, вообще, упругих
элементов – это непостоянство их показаний вследствие наличия у
них остаточных деформаций, накапливающихся со временем. Поэтому пружинные манометры поверяются чаще, чем, например,
жидкостные.
Результаты поверки дают возможность судить о соответствии
точности показаний данного манометра классу точности, установленному для данного прибора.
Класс точности показывает наибольшую допустимую для данного прибора величину приведенной погрешности. Если при поверке
прибора окажется, что приведенная погрешность по всей шкале
или в ее рабочей части не превышает класса точности данного прибора, то такой прибор пригоден к дальнейшей эксплуатации. В противном случае он должен быть подвергнут ремонту или переведен
в более низкий класс точности.
Приборы поверяют путем сравнения их показаний Ризм с показаниями образцовых приборов Рдейст По ГОСТ 15614-70 абсолютная
погрешность образцового прибора должна быть в четыре раза меньше абсолютной погрешности поверяемого прибора. Верхний предел
измерения поверяемого прибора должен быть не менее 3/4 шкалы
образцового прибора или равен ему.
При поверке приборов до 2,5 кПа в качестве образцового используют чашечный микроманометр с наклонной трубкой, при давлении
до 60 кПа применяют ртутный манометр, а для поверки манометров
среднего и высокого давления – грузопоршневые манометры, класс
точности которых 0,02 и 0,05.
33
В процессе поверки манометров определяются следующие виды
погрешностей:
1. Абсолютная – разность между показанием поверяемого прибора и действительным значением измеряемого давления:
=
D Pèçì − Päåéñò .
(15)
2. Относительная – разность между показанием поверяемого
прибора и действительным значением измеряемого давления в процентах от действительного значения измеряемого давления:
d = ( D / Päåéñò ) ⋅ 100.
(16)
3. Приведенная – абсолютная погрешность в процентах от разности между верхним и нижним пределами шкалы данного прибора:
γ = ( D / ( Ðâ − Ðí ) ) ⋅ 100,
(17)
где Рв – верхний предел шкалы поверяемого манометра, в МПа,
Рн – нижний предел шкалы поверяемого манометра в МПа.
Об устойчивости показаний поверяемого манометра судят по величине вариации – разности показаний манометра при прямом и
обратном ходе, соответствующем одному и тому же действительному значению измеряемого давления:
(18)
=
 Ðïð − Pîáð .
Если поверяемый манометр имеет приведенную (основную) погрешность больше допустимой, определяемой классом точности на
шкале прибора, то его подвергают регулировке или переводят в более низкий класс точности.
Регулировка манометра
Регулировка манометра, производится в следующем порядке:
1. В один из штуцеров винтового пресса устанавливают образцовый пружинный манометр.
2. В системе создают давление, равное 50% номинального значения шкалы регулируемого манометра, для чего маховик винтового
пресса вращают по часовой стрелке до тех пор, пока стрелка образцового пружинного манометра не установится против соответствующего значения отметки шкалы. При этом угол между тягой 5 и
осью 4 регулируемого манометра должен составлять 90° иначе шкала прибора получится неравномерной.
34
3. Чтобы установить угол 90° между тягой и осью освобождают
винт 6 и поворачивают передаточный механизм в том или другом направлении до необходимого положения, после чего винт 6 закрепляют.
4. Создают в системе предварительное давление, равное 10% номинального значения шкалы регулируемого манометра. Стрелку
манометра закрепляют на оси с таким расчетом, чтобы конец ее находился против соответствующей отметки регулировочной шкалы.
5. Вращением маховика винтового пресса в манометрической системе повышают давление до максимального значения шкалы ре16
11
17
ОМ
ПМ
5
7
6
12
8
10
14
4
9
3
2
1
15
13
Рис. 20. Схема грузопоршневого манометра: 1 – колонка, 2, 10, 13 – поршень,
3 – тарелка, 4 – груз, 5,6 – штуцер, 7, 8, 9, 12, 15 – вентиль, 11 – бочок,
14 – маховик, 16 – образцовый манометр, 17 – поверяемый манометр
35
гулируемого манометра, при этом стрелка образцового пружинного
манометра должна установиться на заданном значении.
6. Нужно помнить, что если стрелка прибора не доходит до верхнего предела шкалы, то тягу передвигают в сторону оси, т. е. увеличивают размах стрелки. Если же стрелка устанавливается за
пределом шкалы, то тягу передвигают в противоположную сторону,
уменьшая размах стрелки.
7. Давление в системе снижают до первоначального значения.
Если стрелка прибора совпадает с отметкой на шкале, приступают
к поверке прибора по всей шкале. В противном случае повторяют
регулировку прибора в соответствии с пунктом 5.
Схема грузопоршневого манометра, используемого в лабораторной работе показана на рис. 20.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 21.
Порядок действий
1. Откройте оба вентиля, расположенные перед манометрами.
2. С помощью маховика, расположенного с правой стороны прибора, установите стрелку образцового манометра на отметку 5 Па.
3. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра.
Показания испытуемого манометра будут больше эталонного в 6 раз
для увеличения точности снимаемых показаний, т. е. показания испытуемого манометра необходимо разделить на 6.
Рис. 21. Внешний вид грузопоршневого манометра
36
4. Установите большее значение давления, вращая маховик расположенный с правой стороны прибора, а затем вновь установите
выбранное давление (5 Па) на эталонном манометре с помощью маховика. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при обратном ходе.
5. Повторите эксперимент для нескольких значений давления.
Результаты измерений занесите в отчет.
Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы:
1 группа – 6 Па; 10 Па; 15 Па; 20 Па; 26 Па; 31 Па; 37 Па; 40 Па.
2 группа – 4 Па; 11 Па; 16 Па; 19 Па; 25 Па; 32 Па; 36 Па; 40 Па.
3 группа – 7 Па; 12 Па; 17 Па; 22 Па; 28 Па; 33 Па; 38 Па; 40 Па.
4 группа – 9 Па; 14 Па; 18 Па; 21 Па; 29 Па; 32 Па; 37 Па; 40 Па.
5 группа – 8 Па; 13 Па; 19 Па; 24 Па; 27 Па; 35 Па; 39 Па; 40 Па.
6. Результаты измерений занесите в отчет.
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия трубчатого манометра.
2. Порядок регулировка и поверки манометра.
3. Протокол поверки манометра, согласно табл. 7.
4. Выводы о пригодности поверяемого манометра к дальнейшей
эксплуатации.
Таблица 7
Протокол поверки манометра
Действительное
Погрешность поверяемого прибора
Проверяемое значение входного в процентах нормирующего значения
значение
сигнала
или в единицах измерения
измеряемой
Прямой
Обратный
При
При
величины,
ход
ход
2 прямом обратном
Ризм, кгс/см
ходе
ходе
D
d
γ
D
d
γ
Вариация,
%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
37
3.3. Лабораторная работа № 6.
«Измерительные преобразователи Сапфир-22 ДИ»
Цель работы: изучение принципа действия и устройства преобразователей Сапфир-22 ДИ. Проведение поверки преобразователя.
Назначение измерительного преобразователя
Сапфир-22 ДИ
Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – давления избыточного в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Преобразователи относятся к изделиям ГСП. Преобразователи являются
сейсмостойкими, выдерживают сейсмические нагрузки в 9 баллов
на высоте 20 м. Преобразователи предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и устройствами автоматики, машинами централизованного
контроля и системами управления, работающими от стандартного
входного сигнала 0–5 или 4–20 мА постоянного тока.
Электрическое питание преобразователей осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением (36±0,72) В. стеТаблица 8
Характеристики измерительных преобразователей
избыточного давления
Наименование
преобразователя
Модель
2150
Преобразователь
измерительный
избыточного
давления
2160
2170
38
Верхний предел измерений, МПа (кгс/см2)
0,4 (4,0)
0,6 (6,0)
1,0 (10)
1,6 (16)
2,5 (25)
4,0 (40)
6,0 (60)
10,0 (100)
16 (160)
25 (250)
40 (400)
60 (600)
100 (1000)
Предел допускаемой
основной
погрешности, ± γ %
0,25; 0,5
0,25; 0,5
0,25; 0,5
пень защиты преобразователей от воздействия пыли и воды IP-2
по ГОСТ 14254-80. По устойчивости к механическим воздействиям
преобразователь соответствует виброустойчивому исполнению 2 по
ГОСТ 17167-71. Вероятность безотказной работы не менее 0,97 за
2000 ч. средний срок службы не менее 12 лет.
Наименование преобразователя, модель, пределы измерений,
пределы допускаемой основной погрешности преобразователей Сапфир-22 ДИ, указаны в табл. 8.
Каждый преобразователь имеет корректор «нуля», позволяющий устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее
нижнему предельному значению измеряемого параметра и корректор диапазона, позволяющий устанавливать верхнее предельное
значение и может быть перенастроен на любой верхний предел измерений, указанный для данной модели.
Зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром для преобразователей с возрастающей характеристикой выходного сигнала 4-20 мА определяется по формуле:
=
Ið
( P / Pmax ) ⋅ ( Imax − I0 ) − I0 ,
(19)
где Ip – расчетное значение выходного сигнала, соответствующее измеряемому параметру Р, мА;
Р – значение измеряемого параметра МПа или кгс/см2;
Рmax – верхний предел измерений, МПа или кгс/см2;
Imax – верхнее предельное значение выходного сигнала, мА;
I0 – нижнее предельное значение выходного сигнала, мА.
Расчетные значения выходного сигнала (Up), выраженные в напряжении постоянного тока определяют по формуле:
U=
(20)
ð Ið − Rîá ,
где Rоб – значение образцового сопротивления, Ом.
Устройство и работа
измерительных преобразователей
Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства.
Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя измерительного блока, вызывает линейную деформацию
чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя.
Электронное устройство датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.
39
Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами («кремний на сапфире»), прочно соединенная
с металлической мембраной тензопреобразователя.
Схема преобразователей Сапфир-22 ДИ моделей 2150, 2160, 2170
представлена на рис. 22.
Мембранный тензопреобразователь 1 размещен внутри основания 2. Внутренняя полость 3 тензопреобразователя заполнена
кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды
металлической гофрированной мембраной 4, которая приварена к
основанию 2 по наружному контуру. В камеру 5 фланца 6 подается измеряемое давление. Фланец уплотнен прокладкой 7. Полость 8
сообщена с окружающей средой. Измеряемое давление воздействует на металлическую мембрану 4 и через жидкость действует на
мембрану тензопреобразователя. В результате мембрана тензопреобразователя прогибается, что вызывает изменение сопротивления
тензорезисторов.
9
8
1
2
3
7
4
5
6
Рис. 22. Схема преобразователей Сапфир-22 ДИ
моделей 2150, 2160, 2170
40
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 23.
Порядок действий
1. Откройте вентили перед манометрами.
2. Включите прибор.
3. С помощью маховика, расположенного с правой стороны прибора, установите стрелку образцового манометра на отметку 5 Па.
4. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра
при прямом ходе и показания «Сапфир». Показания преобразователя будут выражены в десятых долях от номинального давления.
5. Установите большее значение давления, вращая маховик расположенный с правой стороны прибора, а затем вновь установите
выбранное давление (5 Па) на эталонном манометре с помощью маховика. Зафиксируйте в блокноте показания испытуемого манометра при обратном ходе.
6. Повторите эксперимент для нескольких значений давления.
Результаты измерений занесите в отчет.
Значения сопротивления для выполнения лабораторной работы:
1 группа – 4 Па; 11 Па; 16 Па; 19 Па; 25 Па.
2 группа – 8 Па; 13 Па; 19 Па; 24 Па; 27 Па.
3 группа – 9 Па; 14 Па; 18 Па; 21 Па; 29 Па.
4 группа – 6 Па; 10 Па; 15 Па; 20 Па; 26 Па.
5 группа – 7 Па; 12 Па; 17 Па; 22 Па; 28 Па.
Рис. 23. Внешний вид установки для испытания
преобразователя Сапфир-22
41
Таблица 9
Протокол поверки манометра с использованием
преобразователя «Сапфир»
№
п/п
Значение
Значения
выходизмеряемоного сиг- го давления
нала на
на преобпреобра- разователе
зователе
«Сапфир»,
«Сапфир»
МПа
Действительные
значения давления,
МПа
Прямой
ход
Обратный
ход
Погрешности
Прямой
ход
Обратный ход
D
D
d
γ
d
Вариация
γ
1
2
3
4
5
7. Результаты измерений занесите в отчет.
Отчет по лабораторной работе
1. Описание принципа действия, устройство преобразователей
Сапфир-22 ДИ, техническую характеристику.
2. Схему включения приборов для проведения поверки преобразователя.
3. Определение основной и дополнительной погрешности.
4. Протокол поверки, согласно табл. 9.
5. Выводы о пригодности поверяемого преобразователя к дальнейшей эксплуатации.
3.4. Контрольные вопросы
1. Приведите определение физической величины давления и
единицы его измерения.
2. Приведите устройство, работа и область применения плоских
мембран, мембранных коробок, сильфонов.
3. Приведите устройство, работа и область применения различных трубчатых пружин в манометрах.
4. Устройство, работа и регулировка трубчатого манометра.
5. Назовите виды погрешностей и обоснуйте оценку дальнейшей
пригодности прибора к эксплуатации.
6. Приведите назначение, устройство и работа тензометрических
преобразователей давления.
42
7. Приведите виды преобразователей давления.
8. Объясните схему включения преобразователя для поверки
датчиков.
9. Приведите погрешности тензометрических преобразователей.
10. Назовите порядок выполнения поверки тензометрических
преобразователей.
43
4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ
4.1. Классификация приборов
для измерения уровня жидкости
Целью измерения уровня жидкостей и сыпучих тел является
определение количества вещества в ёмкости и контроль за положением уровня в производственном аппарате при осуществлении технологического процесса. По характеру работы уровнемеры могут
быть непрерывного и прерывистого (релейного) действия. Релейные
уровнемеры срабатывают при достижении определённого уровня;
они используются для сигнализации и поэтому называются сигнализаторами уровня.
Наиболее распространёнными приборами для измерения уровня
жидкости являются указательные стёкла, поплавковые, гидростатические, электрические, изотопные и ультразвуковые уровнемеры.
В электрических уровнемерах положение уровня жидкости преобразуется в какой-либо электрический сигнал. Из электрических
уровнемеров наибольшее распространение получили ёмкостные и
оптические. В ёмкостных уровнемерах используются диэлектрические свойства контролируемых сред; в омических – свойство контролируемой среды проводить электрический ток.
При изменении высоты уровня агрессивных жидкостей, а также
электропроводных жидкостей обкладки преобразователя выполняются из химически стойких сплавов и каждую из обкладок покрывают тонкими плёнками, обладающими высокими изолирующими
свойствами.
4.2. Лабораторная работа № 7.
«Изучение приборов для измерения уровня»
Цель работы: изучение принципа действия и функциональной
схемы ёмкостного уровнемера, конструкции датчиков, определение
погрешности измерений.
Определение погрешностей при измерении уровня
В процессе проведения лабораторной работы определяются следующие виды погрешностей:
Абсолютная – разность между показаниями прибора и действительным значением измеряемого:
=
D hèçì − häåéñò
44
(21)
Относительная – разность между показаниями прибора и действительным значением измеряемого уровня в процентах от действительного значения измеряемого уровня:
d = ( D / häåéñò ) ⋅ 100
(22)
Приведённая – абсолютная погрешность в процентах от разности между верхним и нижним пределами шкалы данного прибора:
γ =  D / ( hâ − hí )  ⋅ 100
(23)
где hв – верхний предел шкалы уровнемера в мм;
hн – нижний предел шкалы уровнемера в мм.
Об устойчивости показаний поверяемого уровнемера судят по величине вариации – разности показаний прибора при прямом и обратном ходе, соответствующем одному и тому же действительному
значению измеряемого уровня:
=
 hïð − hîáð
(24)
Если приведённая погрешность прибора велика, прибор подвергается регулировке. Для этого необходимо элементами настройки индикатора выставить 0% при нулевом уровне жидкости в резервуаре и
100% при уровне жидкости, соответствующем этому значению.
Схема лабораторной установки
для измерения уровня
В сосуд с жидкостью 1, уровень которой необходимо измерить,
опущен электрод 2, покрытый изоляционным материалом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилиндрический конденсатор, ёмкость которого меняется при колебаниях уровня жидкости.
Величина ёмкости измеряется электронным блоком 3, который затем даёт сигнал в блок 4, представляющий собой миллиамперметр,
шкала которого проградуирована в процентах от 0 до 100.
В качестве электронного блока взят индикатор ровня электронный «ЭИУ-2».
Принцип работы индикатора уровня «ЭИУ-2», основан на измерении электрической ёмкости датчика при изменении уровня
контролируемой среды вдоль оси датчика. Функциональная схема
«ЭИУ-2» приведена на рис. 24.
Измерение электрической ёмкости датчика производится с помощью индуктивно-емкостного моста, образованного трансформатором
Т и конденсаторами С1, С5, в одно из плеч которого включен датчик.
45
3
4
2
100%
1
5
0%
Рис. 24. Схема лабораторной установки для измерения уровня
Измерительный мост питается от генератора G синусоидальных
колебаний частотой 100 КГц, собранного на транзисторе по емкостной трёхточечной схеме с LC контуром в коллекторной цепи. При изменении уровня контролируемой среды вдоль оси датчика электрическая ёмкость его изменяется, равновесие моста нарушается и на
выходе моста появляется напряжение, пропорциональное изменившемуся уровню. С выхода моста напряжение поступает на линейный
усилитель У, состоящий из согласующего, усилительного и выходного каскадов, собранных на транзисторах с резестивно-емкостными
связями между каскадами. В эмиттерную цепь выходного каскада
включен амперметр. Одновременно с сопротивления R снимается
Рис. 25. Внешний вид ёмкостного уровнемера в лаборатории
46
выходной сигнал 0,100 мВ. Элементами для настройки индикатора
уровня являются конденсатор «установка 0» и потенциометр «установка 100%» (на схеме не указан), расположенные на верхней плате.
Индикатор уровня рассчитан на диапазон изменения электрической
ёмкости датчика 100–400 пФ, 100–700 пФ, 100–1300 пФ.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 25.
Порядок действий
1. Включите прибор.
2. Вынимая датчик уровня из резервуара, записать значения
уровня жидкости по показаниям прибора и образцовой линейки,
жёстко связанной с датчиком.
Значения уровня для выполнения лабораторной работы:
1 группа – 10 мм; 30 мм; 70 мм; 55 мм; 85 мм.
2 группа – 5 мм; 25 мм; 40 мм; 70 мм; 90 мм.
3 группа – 15 мм; 45 мм; 75 мм; 85 мм; 95 мм.
4 группа – 20 мм; 50 мм; 60 мм; 75 мм; 90 мм.
5 группа – 35 мм; 10 мм; 65 мм; 45 мм; 85 мм.
3. Поверку обратного хода производить в тех же точках, что и
при прямом ходе.
4. Данные прямого и обратного хода занести в протокол.
5. Определить погрешности измерений и сделать вывод о необходимости настройки прибора.
Отчет по лабораторной работе
1. Описание конструкции и принципа действия емкостных датчиков уровнемеров.
2. Описание принципа действия емкостного уровнемера.
3. Протокол поверки уровнемера.
4. Выводы о пригодности поверяемого прибора к дальнейшей
эксплуатации (необходимости настройки прибора).
4.3. Контрольные вопросы
1. Назовите цель измерения уровня.
2. Приведите виды уровнемеров.
3. Объясните принцип действия емкостных уровнемеров.
4. Назовите типы датчиков емкостных уровнемеров.
47
Таблица 10
Протокол поверки уровнемера
Действительное значение
Поверяемое
уровня
значение
измеряемой
величины при прямом при обратном
hизм, мм
ходе hизм пр, ходе hизм обр,
мм
мм
Погрешность поверяемого
прибора в % нормирующего
значения или в единицах
измерения
прямой ход
D
d
γ
обратный ход
D
d
Вариация,
В
γ
5. Приведите виды погрешностей и оценка дальнейшей пригодности прибора к эксплуатации.
6. Объясните особенности настройки емкостного уровнемера
типа «ЭИУ-2».
48
5. ИЗМЕРИТЕЛИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ
5.1. Методы и средства измерения концентрации
водородных ионов
Кислотность и щелочность любых водородных растворов кислот и
щелочей можно выразить в функции концентрации водородных ионов, которая может быть определена по величине потенциала, возникающего на границе различных электродов, опущенных в раствор.
Скорость диссоциации V1 пропорциональна действующей массе
недиссоциированных молекул воды, т. е.
V1 = k1 [ H2 O ].
(25)
Скорость маляризации V2 пропорциональна произведению концентрации ионов Н и ОН, т. е.
V2 =⋅
k2  H +  ⋅ OH −  .

 

(26)
При равновесии V1 = V2, тогда
k1 / k2= k=  H +  ⋅ OH −  / [ H2O ],

 

(27)
где k – константа диссоциации.
Опытами установлено, что для нейтральных растворов
[H+] = [OH–] = 10–7 г-моль/л. При растворении в воде кислоты концентрация ионов водорода [H+] увеличивается, а при растворении
щелочи – уменьшается. Поэтому у кислых растворов [H+] > 10, а у
щелочи [H+] < 10.
На практике концентрацию водородных ионов численно характеризуют отрицательным логарифмом концентрации ионов водорода, так называемым водородным показателем pH:
(
)
pH = − lg  H +  .


(28)
При этом нейтральная реакция раствора соответствует pH = 7,
кислая pH<7, щелочная pH>7.
Измерение активности водородных ионов производится с помощью электродов. При внесении электрода в водный раствор возникает пограничный (электродный) потенциал, величина которого определяется активной концентрацией ионов в растворе. Измерить абсолютно значение указанных потенциалов трудно. Поэтому в систему
вводится дополнительный, сравнительный, электрод, обладающий
49
определенными, постоянным по величине потенциалом. В качестве
измерителей применяются водородные и стеклянные электроды, в
качестве сравнительных – каломельные и хлорсеребряные.
Градуировка и проверка pH-метров производится по образцовым
(буферным) растворам, значение pH которых устойчиво и не изменяется при небольшом разбавлении.
Измерение разности потенциалов преобразователя со стеклянным электродом должно осуществляться вторичным прибором с
большим входным сопротивлением, т. к. величина сопротивления
больше 10 МОм.
Оборудование для измерения концентрации
водородных ионов
Лабораторный рН-метр-милливольтметр рН-673М представляет
собой настольный прибор, состоящий из преобразователя и штатива.
Конструктивно преобразователь выполнен в виде отдельного
блока, в котором размещены элементы электрической семы.
Электрическая схема, монтаж которой выполнен на печатных
платах, разбита на блоки: блок усилителя, блок измерения, блок
преобразователя, блок генератора управляющих импульсов и блок
стабилизации.
Измерительная часть схемы выполнена в виде отдельного блока,
который крепится ко дну корпуса преобразователя. Связь между
блоком измерения и остальной частью электрической схемы осуществляется внутри прибора с помощью разъема.
На лицевую панель вынесены следующие элементы: микроамперметр, ручка потенциометра температурной компенсации, ручка переключателя диапазонов измерения, ручка переключателя рода работ, кнопка включения прибора и индикатор напряжения питания.
Штатив предназначен для крепления электродов и установки сосуда с контролируемым раствором при измерении.
На штативе закрепляются два кронштейна, высота которых может регулироваться в зависимости от вида измерений (измерение в
станке, измерение в термостатированной ячейке, измерение в ячейке для микроизмерений).
Для измерения величины рН используется электродная система
со стеклянным электродом, электродвижущая сила которого зависит от активности ионов водорода в растворе. Схема такой электродной системы приведена на рис. 26.
Стеклянный электрод 2 представляет собой трубку с напаянным
на конус полым шариком 1 из литиевого стекла.
50
7
3
4
2
5
6
1
Контролируемый
раствор
Рис. 26. Схема измерения рН-раствора: 1 – полый шарик
из электродного стекла; 2 – стеклянный электрод; 3 – внутренний
контактный электрод; 4 – вспомогательный электрод;
5 – электролитический ключ; 6 – пористая перегородка; 7 – рН-метр
При погружении электрода в раствор между поверхностью шарика-электрода и раствором происходит обмен ионами, в результате
которого ионы лития в поверхностных слоях стекла заменяются ионами водорода, и стеклянный электрод приобретает свойства водородного электрода.
Между поверхностью стекла и контролируемым раствором возникает разность потенциалов Ех, величина которой определяется
активностью водорода в растворе.
Ex =
R ⋅ T / F − ln dH =
−2,3 − R ⋅ T / F − pH,
(29)
где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,315×10–7;
Т – температура раствора, К;
F – 96500 Кулон (постоянная Фарадея);
dH – активность ионов водорода в растворе;
рН – величина рН раствора.
Для создания электрической цепи при измерении применяются контактные электроды: внутренний хлорсеребряный электрод
3, осуществляющий электрический контакт с раствором, заполняющим внутреннюю часть стеклянного электрода и каломельный
электрод (так называемый вспомогательный электрод) 4, осуществляющий электрический контакт с контролируемым раствором.
51
Для защиты от воздействия высоких температур (при измерении рН горячих растворов) вспомогательный электрод помещают
вне контролируемого раствора и соединяют с ним при помощи электрического ключа 5 – трубки, заполненной насыщенным раствором
хлористого калия и заканчивающейся пористой перегородкой 6.
Раствор хлористого калия непрерывно просачивается через пористую перегородку, предотвращающую проникновение из контролируемого раствора в систему электрода 4 постоянных ионов, которые могли бы изменить величину ЭДС электрода.
ЭДС электродной системы равна алгебраической сумме ЭДС контактных электродов Ек и Евсп, ЭДС, возникающей на внутренней поверхности стеклянного электрода Евн определяемой величиной рН
внутреннего раствора, и ЭДС, возникающей на наружной поверхности стеклянного электрода Ex.
Величины Ек, Евсп, и Евн не зависят от состава контролируемого
раствора и меняются только при изменении температуры.
~<<<~
Uвх
R
Uвых
Iвых
A
Изм
Ех
Всп
Рис. 27. Функциональная схема рН-метра
52
E =Åê + Åâñï + Åâí + Åõ .
(30)
Суммарная ЭДС электродной системы линейно зависит от величины рН раствора. Изменяя ЭДС электродной системы с помощью
рН-метра 7, шкала которого градуирована в единицах рН, определяют величину рН контролируемого раствора.
Элементарная схема, поясняющая принцип действия преобразователя приведена на рис. 27.
Электродвижущая сила Ех электродной системы сравнивается
с падением напряжения на сопротивлении R, через которое протекает ток Iвых оконечного каскада усилителя. Падение напряжения
U на сопротивлении R противоположно по знаку ЭДС Ех, и на вход
усилителя подается напряжение:
Uâõ =
Eõ − Uâûõ =
Åx − Iâûõ · R.
(31)
Напряжение Uвх преобразуется в переменное напряжение, которое затем многократно усиливается и при помощи демодулятора
вновь преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение
управляет током Iвых оконечного каскада усилителя.
5.2. Лабораторная работа № 8.
«Изучение приборов для измерения
концентрации водородных ионов»
Цель работы: изучение принципа действия и устройства лабораторного многопредельного рН-метра рН-673М. Изучение конструкции стеклянного, каломельного и хлорсеребряного электродов.
Принцип действия рН-метра
Стеклянный электрод 2 (рис. 26) заполнен децинормальным раствором соляной кислоты, в которую погружен вспомогательный
хлорсеребряный контактный электрод 3. Последний служит для
снятия потенциала с внутренней поверхности шарика и представляет собой посеребренную платиновую проволоку диаметром 0,3 мм
покрытую хлористым серебром. Потенциал в таких электродах возникает на границе серебро – хлористое серебро.
В качестве вспомогательного электрода в датчике применяется
проточный каломельный электрод. Насыщенный раствор хлористого калия медленно (около 20 мл в сутки) вытекает в контролируемый раствор из полиэтиленового сосуда по резиновой трубке и
наконечнику, имеющему прокладку из микропористого материала.
53
Вытекание раствора хлористого калия через пористую перегородку регулируется винтом.
Непрерывный поток раствора хлористого калия через пористую
перегородку создает четкую границу между раствором хлористого
калия и контролируемым раствором.
В этом случае диффузионный потенциал на границе между растворами имеет стабильную весьма малую величину, что позволяет
производить измерения с высокой точностью.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе
представлено на рис. 28.
Порядок действий
1. Включите блок питания прибора в розетку.
2. Налейте раствор в мерный стакан, а из него в рабочий.
3. Опустите электроды в стакан.
4. Включите прибор. Прибор покажет уровень pH раствора, также данные занесутся в табель.
5. Выключите прибор.
6. Выньте электроды из стакана.
7. Промойте электроды.
8. Повторите еще 9 испытаний для данного раствора с п.3.
9. Повторите весь эксперимент для всех растворов. Результаты
измерений занесите в отчет.
Рис. 28. Внешний вид рН-метра в лаборатории
54
Таблица 11
Протокол поверки уровнемера
Раствор /
Опыт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
значение
Раствор 1
Раствор 2
Раствор 3
Раствор 4
Отчет по лабораторной работе
1. Краткое описание и принцип действия лабораторного рНметра рН-673М.
2. Таблица с записью 10-кратного измерения рН неизвестного
раствора, согласно табл. 11.
3. Расчеты доверительного интервала для каждого раствора.
5.3. Контрольные вопросы
1. Объясните работу по электрической схеме датчика.
2. Объясните функцию измерительного электрода.
3. Объясните функцию сравнительного электрода.
4. Поясните – что такое рН, рН кислотной, щелочной, нейтральной среды.
55
Список литературы
1. Афонский, А. А. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике [Электронный ресурс] / А. А. Афонский,
В. П. Дьяконов; под ред. проф. В. П. Дьяконова. М.: ДМК Пресс,
2011. 688 с.
2. Борисов, Ю. М. Электротехника: учебник / Ю. М. Борисов,
Д. Н. Липатов, Ю. Н. Зорин. – 3-е изд. стер. – СПб.: БХВ-Петербург,
2014. – 592 с.
3. Болтон, У. Карманный справочник инженера-метролога. М.:
Додека. 2002. 383 с.
4. Дьяконов, В. П. Генерация и генераторы сигналов [Электронный ресурс] / В. П. Дьяконов. М.: ДМК Пресс, 2010. 384 с.
5. Окрепилов В. В. Современные проблемы стандартизации и метрологии в нанотехнологиях / В. В. Окрепилов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – 401 с.
6. Скорина, С. Ф. Испытания изделий авиационной, ракетной и
космической техники: учеб. пособие / С. Ф. Скорина; С.-Петерб. гос.
ун-т аэрокосм. приборостроения. – СПб.: ГУАП, 2017. – 103 с.
7. Труханов, В. М. Надежность, испытания, прогнозирование
ресурса на этапе создания сложной техники / В. М. Труханов,
В. В. Клюев. – М.: Спектр, 2014.
56
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ...................................................................................
1. Термометры сопротивления .....................................................
1.1. Описание принципа действия термометров сопротивления ....
1.2. Практическое применение ................................................
1.3. Лабораторная работа № 1. «Поверка моста сопротивления» ...
1.4 Лабораторная работа № 2. «Снятие кривой переходного
процесса преобразователей сопротивления» ..............................
1.5. Контрольные вопросы ......................................................
2. Термопары.............................................................................
2.1. Метод измерения температуры с помощью термопар ............
2.2. Практическое применение ................................................
2.3. Лабораторная работа № 3. «Поверка электронного
автоматического потенциометра» ............................................
2.4. Лабораторная работа № 4. «Снятие кривой переходного
процесса термопары» .............................................................
2.5. Контрольные вопросы ......................................................
3. Приборы для измерения давления ............................................
3.1. Теоретические основы измерения давления ........................
Конструкция и принцип действия пружинного манометра ..........
3.2. Лабораторная работа № 5. «Изучение приборов
для измерения давления» .......................................................
3.3. Лабораторная работа № 6. «Измерительные преобразователи
Сапфир-22 ДИ» .....................................................................
3.4. Контрольные вопросы ......................................................
4. Приборы для измерения уровня ...............................................
4.1. Классификация приборов для измерения уровня жидкости ...
4.2. Лабораторная работа № 7. «Изучение приборов
для измерения уровня» ..........................................................
4.3. Контрольные вопросы .....................................................
5. Измерители концентрации водородных ионов ............................
5.1. Методы и средства измерения концентрации водородных
ионов ..................................................................................
5.2. Лабораторная работа № 8. «Изучение приборов
для измерения концентрации водородных ионов» ......................
5.3. Контрольные вопросы .....................................................
Список литературы ....................................................................
3
5
5
6
6
11
15
16
16
19
21
24
29
30
30
32
33
38
42
44
44
44
47
49
49
53
55
56
57
Учебное издание
Коршунов Геннадий Иванович,
Поляков Сергей Леонидович,
Семенова Елена Георгиевна
ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
И ПРИБОРЫ
Учебно-методическое пособие
Публикуется в авторской редакции.
Компьютерная верстка С. Б. Мацапуры
Сдано в набор 23.01.18. Подписано к печати 19.02.18.
Формат 60×84 1/16. Усл. печ. л. 3,4. Уч.-изд. л. 3,6.
Тираж 50 экз. Заказ № 66.
Редакционно-издательский центр ГУАП
190000, Санкт-Петербург, Б. Морская ул., 67
Для заметок
Для заметок
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
1 337 Кб
Теги
korshynova
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа