- •1. Стандартизация и сертификация. Виды нтд и её назначение. Организации разрабатывающие и контролирующие исполнение нтд.
- •2. Метрология. Измерения, способы обеспечения единства измерений, система единиц си.
- •3. Прямые, косвенные и совместные измерения.
- •6. Метрологические характеристики средств измерения. Функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, вариация, диапазон измерения, класс точности.
- •8. Случайные погрешности, функция и плотность распределения.
- •9. Оценка погрешностей при прямых лабораторных измерениях, расчет доверительного интервала, распределения нормальное и Стьюдента.
- •10. Проверка нормальности распределения при ограниченном числе измерений
- •11. Проверка однородности нескольких групп измерений физической величины.
- •17.Компенсационный метод измерения, уравновешенные мосты.
- •18.Компенсационный метод измерения,потенциометры с постоянной силой рабочего тока.
- •19. Компенсационный метод измерения, цифровые вольтметры с поразрядным уравновешиванием.
- •20. Компенсационный метод измерения, преобразователи с отрицательной обратной связью.
- •21. Международная шкала температур, единицы измерения температуры, основные температурные точки, интерполяционные приборы.
- •22. Стеклянные термометры повышенной точности и технические, введение поправки на выступающий столбик.
- •23. Манометрические термометры газовые, жидкостные и парожидкостные.
- •24. Тпс металлически. Принцип действия, стандартные градуировки, устройство, область применения, медные и платиновые тпс, с токовым выходным сигналом.
- •28. Нормирующие преобразователи для тпс, принципиальная схема
- •29. Измерение сопротивления тпс с помощью потенциометра. «Технограф-160», цифровые измерительные приборы и преобразователи, дешифраторы. Передача информации на переменном и постоянном токе, цифровой.
- •30. Термоэлектрические преобразователи (тэп). Основные типы, материалы, стандартные градуировки, область применения, устройство, с токовым выходным сигналом.
- •31. Методы включения измерительного прибора в цепь.
- •32. Удлиняющие термоэлектродные (компенсационные) провода, их назначение, требования к ним.
- •33. Пирометрические милливольтметры.
- •34. Способ введения поправки на изменение температуры свободных концов тэп.
- •35. Цепь тэп-милливольтметр,условия,обеспечивающие правильное измерение температуры.
- •36. Автоматический потенциометр, устройство, принцип действия, уравнение компенсации, компенсация изменения температуры свободных концов.
- •37. Нормирующие преобразователи для тэп, назначение, принципиальная схема
- •38. Методические погрешности контактных методов измерения температуры, погрешности за счет теплоотвода и лучистого теплообмена.
- •39. Измерение температуры тел по излучению. Яркостная, цветовая и радиационная температуры. Оптические, цветовые и радиационные пирометры.
- •40. Пружинные манометры, мембранные напоромеры и дифманометры.
- •41. Дифференциально-трансформаторная система дистанционной передачи.
- •42. Манометры и дифманометры с компенсацией магнитных потоков, преобразователи с силовой компенсацией пневматические и электрические.
- •43. Преобразователи "Сапфир-22"с мембранными тензопреобразователями
- •44. Преобразователи "Сапфир-22" для измерения малых давлений.
- •45. Упрощенная электрическая схема преобразователей "Сапфир-22".
- •46. Грузопоршневые манометры
- •47.Правила установки манометров и дифманометров, среда вода, газы, пар..
- •48. Поплавковые и буйковые уровнемеры.
- •50. Гидростатические уровнемеры…Уравнительные сосуды.
- •51. Емкостные уровнемеры, радарные, ультразвуковые.
- •52. Расходомеры переменного перепада давления.
- •53. Расходомеры постоянного перепада давления.
- •54. Тахометрические расходомеры.
- •55. Электромагнитные расходомеры.
23. Манометрические термометры газовые, жидкостные и парожидкостные.
Принцип действия основан изменении давления газа, жидкости или насыщенного пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры. K= 1 ; 1.5
Достоинства: передача показаний на расстояния; взрывобезопасность;
Недостатки: громоздкость; ремонтонепригодность.
1. газовые ТМГ (-200600ºC), среда – гелий, азот, аргон.
(+) не влияет атмосферное давление, т.к. оно много меньше внутреннего.
термобалон
капиляр
манометр
2. жидкостные (-50300ºC), кремнийорганическая жидкость ПМС.
Погрешности: изменение температуры окружающей среды; гидростатическая погрешность (разный уровень расположения термобалона и измерительного прибора).
(-) влияет tокр из-за сжимаемости, но жидкость внутри практически не сжимаема.
3. парожидкостные или конденсационные (-25300ºC)
основаны на зависимости давления насыщения от температуры → нелинейная шкала, среда – хлористый этил или метил, спирт, ацетон.
Не влияет tокр, только pокр. Есть гидростатическая погрешность (разный уровень расположения термобалона и измерительного прибора).При малом давлении в термосистеме может быть барометрическая погрешность.
24. Тпс металлически. Принцип действия, стандартные градуировки, устройство, область применения, медные и платиновые тпс, с токовым выходным сигналом.
Термометр сопротивления – комплект для измерения температуры, включающий термопреобразователь, основанный на зависимости электрического сопротивления от температуры, и вторичный прибор, показывающий значение температуры в зависимости от измеряемого сопротивления. По известной зависимости между сопротивлением термопреобразователя и температурой определяют значение тмпературы. Комплект термометра сопротивления состоит из термопреобразователя сопротивления, вторичного прибора (для измерения сопротивления) и соединительной линии.
ТПС применяются только в сочетании с другими средствами измерения. А погрешность включает погрешности всех средств с учетом возможной методической погрешности.
Требования:
- химическая стойкость
- высокая чувствительность (температурный коэффициент сопротивления и удельное сопротивление)
- линейность характеристики
- стабильность (постоянство во времени) и воспроизводимость (равенство для разных выплавок) характеристики.
Достоинства металлических: точность и взаимозаменяемость.
Платиновые (Pt): t=-2601100ºC (+) химическая стойкость (-) нелинейность характеристик t>0 R(t)=R0t(1+At+Bt2) t<0 R(t)=R0t(1+At+Bt2+Ct3(t-100)) t≈0 αt=392ºC-1 Классы точности A Δt=±(0.15+0.002t)ºC B Δt=±(0.3+0.005t)ºC C Δt=±(0.6+0.008t)ºC Проволока d=0.05;0.1мм → малый ток (2мА), чтобы не грелась и не искажались показания, выводов может быть 2,3,4. |
Медные (Cu): t=-200200ºC (-)химическая нестойкость (+) линейность характеристик при значительном αt=4.28∙10-3 d=0.1мм (катушка) Верхний предел ограничен стойкостью изоляции Классы точности A Δt=±(0.15+0.0015t)ºC B Δt=±(0.25+0.0035t)ºC C Δt=±(0.5+0.0065t)ºC Из-за малого удельного сопротивления требуется много проволки, это увеличивает размеры и ухудшает динамические свойства. |
25.Уравновешенные и неуравновешенные мосты, их сравнительная характеристика, 2х и 3х проводные схемы подключения ТПС.
Мосты делятся на: 1) уравновешенные; 2) неуравновешенные.
1). Состояние моста при котором Uвых= 0 - уравновешенное. Для уравновешенного моста при измеренияхRх используется известное переменное сопротивление.
Если Uвых= 0 то иIип = 0, черезRxиRм – токI1, а черезR1иR2–I2.
Следовательно RxI1=R1I2иRмI1=R2I2.
Условие равновесия моста – RxR2=R1Rм.
R1R2 – плечи соотношения, определяют масштаб уравновешенного сопротивления магазина.
«+»:
независимость результата измерения от напряжения питания;
линейная зависимость RxотRм;
измерительный прибор выполняет функции нуль-прибора.
Погрешность расчёта сопротивления определяется чувствительностью нуль прибора. На чувствительность моста влияет напряжение питания.
Для двухпроводной схемы:
(Rt+ 2Rл)R2=R1Rм
При изменении температуры меняется RtиRл, что ведёт к дополнительной погрешности. Для ёё снижения используется 3х проводная схема. Переход: источник питания отключить от а и третьим проводом подсоединить к е.
Для 3х проводной схемы:
(Rt+Rл)R2=Rм(R1+Rл),Rt=RмR1/R2+Rм/R2Rл–Rл.
Видно что при Rм =R2погрешность будет отсутствовать.
2). В неуравновешенных мостах напряжение измерительной диагонали изменяется с изменением измеряемого сопротивления. Широко используются в различных типах преобразователей неэлектрических величин. При постоянном напряжении Uпитс изменением сопротивленияRх изменяется напряжениеUвых. По известной градуировочной хар-кеUвых =f(Rх) можно определить значениеRx.
Uвых = RxI1 – R1I2 I1 = Uпит/(Rx + R3) I2 = Uпит/(R1 + R2)
Uвых = Uпит(RxR2 – R1R3)/[(Rx + R3)(R1 + R2)
«-»:
нелинейная статическая хар-ка Uвых =f(Rх);
зависимомть Uвых отUпит, что требует стабилизации питания.
погрешность моста не может быть меньше погрешности измеряющего Uвых.
(схема такая же как и у уравновешенного, но Rм =R3=const)
26.Автоматические уравновешенные мосты, логометры.
При изменении Rtуравновешивание производится автоматическим реверсивным двигателем, перемещающим движок реохордаRp.
Реохорд - это проволочный резистор, витки которого равномерно распределены на изолированной шине определённой длины. Rp=const. На реохорде находится подвижной контакт – движок, при его перемещении меняются сопротивления плеч моста и происходит уравновешивание.
При любом изменении измеряемой температуры t движок устанавливается в новое положение равновесия автоматической системой следящего уравновешивания, состоящей из усилителя УС, двигателя Д и кинематической связи от двигателя к движку (условно показана штрихом). В этой схеме усилитель играет роль индикатора нуля. Измерительная диагональ моста находится между точками 1—2, а диагональ питания 3—4, откуда условие равновесия примет вид
(Rt + r2)R2 = (Л3 + rx)R1
Принцип действия моста состоит в следующем. Предположим, при исходной температуре термопреобразователя мост был сбалансирован, т.е. выходное напряжение моста AU в измерительной диагонали равно нулю. Предположим, что измеряемая температура увеличилась, при этом возросло сопротивление термопреобразователя Rt. Это приведет к разбалансу моста, так как первоначально (до начала перемещения движка) окажется, что
(Rt + r2)R2 > (R3 + r1)R1
т.е. мостовая схема окажется неуравновешенной и на ее выходе появится напряжение AU с фазой, определяющей направление смещения движка реохорда. Напряжение AU усиливается с помощью УС, который включает двигатель. Двигатель через кинематическую связь начнет перемещать движок реохорда к положению равновесия мостовой схемы. В новом равновесном состоянии схемы напряжение на входе усилителя ДС исчезнет и двигатель остановится. Новое положение реохорда и связанного с ним указателя будет соответствовать новому значению температуры. Очевидно, что минимальному значению сопротивления, относящемуся к началу шкалы и минимальному значению температуры, соответствует крайнее правое положение движка реохорда, r2 = R и r1 = 0. При конечном значении шкалы, которому соответствует максимальное значение температуры и сопротивления Л,, движок реохорда находится в крайнем левом положении, при котором r2 = 0 и r1 = Rt
Схема автоматического уравновешенного моста (типов КСМ1, КСМ2), с включенным по двухпроводной схеме ТС (т.е. термопреобразователь ТС соединен с мостом двумя проводами)/ Принцип действия остается прежним, но схема несколько усложнена. Реохорд Rp представляет собой проволочный резистор, имеющий строго определенное сопротивление (обычно 90 Ом, иногда 100 Ом), линейно распределенное на заданной длине, равной длине шкалы (100 мм для автоматических мостов КСМ1, 160 мм для мостов КСМ2 и 250 мм для КСМ4).
Реохорд имеет движок, который перемещается по проволочной намотке реохорда двигателем Д посредством кинематической связи (показана штрихом). Движок реохорда образует вершину моста а. С движком жестко связана показывающая стрелка, перемещающаяся по шкале. Параллельно реохорду включен резистор Rп, определяющий диапазон измерения моста. Сопротивление параллельного соединения Rр и Rп в дальнейшем обозначим Rпр (приведенное сопротивление). Резистор Rd определяет начало диапазона измерения. Последовательно с Rd и Rn включены подгоночные резисторы (на схеме не показаны), служащие для подгонки начала и конца диапазона (корректоры нуля и чувствительности). Резистор R6 служит для ограничения тока через ТС, во избежание его нагрева рабочим током. Обычно, в качестве номинального принимается значение рабочего тока (2...2,5) мА. Питание моста осуществляется переменным током от обмотки силового трансформатора.
Для анализа схемы необходимо определить вершины моста. Две вершины — это точки, к которым подключен усилитель — точки а и b. Через две другие вершины к мосту подводится напряжение — это точки с и Б3. На рис. А2, А3, Б1, Б2, Б3 — обозначение зажимов клеммной сборки внешних соединений реального прибора (расположенных на задней стенке прибора), Т1, Т2 — зажимы термопреобразователя. Таким образом, противолежащими являются плечи:
RaБ3 = Rae + Rd + Rt + Rл; Rbc = R2; Rac = Raf + R3; RБ3b = R1
Raf — приведенное сопротивление участка реохорда правее движка,
Rae — приведенное сопротивление участка реохорда левее движка.
Следовательно, мост будет уравновешен при выполнении следующего условия:
RaБ3 Rbc = Rac RБ3b
или
(Rae + Rd + Rt + 2Rл)R2 = (Raf + R3)R1
Долю сопротивления движка между крайним правым и текущим положением обозначим буквой т. Таким образом
Rпр = RпRр /( Rп + Rр)
Следовательно, часть приведенного сопротивления правее движка будет равна m Rпр , а левее движка равна (1 - m) Rпр .
Уравнение равновесия:
[(1-m)Rпр+Rd+Rt+ 2Rл]R2= (mRпр+R3)R1
Тогда легко можно получить уравнение статической характеристики моста т =f(Rt). В обобщенном виде она имеет вид т = (Rt + 2Rл)a + b,
где а и b — величины постоянные для каждой конкретной измерительной схемы и независящие от Rt.
достоинства уравновешенных мостов: независимость показаний от изменения напряжения питания мостовой схемы, линейность статической характеристик т = f(Rt). И недостаток: сильная зависимость показаний от изменения сопротивления линий Rл.
Влияние изменения сопротивления линии можно уменьшить, включением сопротивлений линий в смежные (соседние) плечи моста. Это достигается применением трехпроводной схемы подключения ТС к автоматическому мосту.
Магнитоэлектрический логометр является одним из средств измерения, применяемых в комплекте с техническими термопреобразователями сопротивления для измерения температуры. Принцип действия логометра основан на измерении отношения токов в двух электрических цепях. В одну из них включен термопреобразователь сопротивления, а в другую — резистор с постоянным сопротивлением. Cхема магнитоэлектрического логометра, состоящего из двух рамок: компенсирующей 1 и рабочей 2, жестко скрепленных друг с другом и со стрелкой 3 и помещенных в воздушном зазоре между полюсными наконечниками 4 и 5 постоянного магнита и неподвижным сердечником 6.
Реальная схема магнитной системы. Зазор между полюсными наконечниками и сердечником сделан неравномерным, и поэтому значение магнитной индукции в разных точках зазора (при различном угле поворота рамок и стрелки) будет различным.
Воздушный зазор от центра к краям полюсных наконечников увеличивается и соответственно от центра к краям полюсных наконечников уменьшается магнитная индукция в зазоре.
Принципиально важно, что магнитное поле в зазоре неоднородно. Оно может увеличиваться от центра к краям, либо уменьшаться. В рассматриваемом случае принят второй вариант.
Обе рамки логометра питаются от одного источника постоянного тока Е и включены таким образом, что их вращающие моменты направлены навстречу друг другу. Значения вращающих моментов М1 и М2 можно определить из выражений:
момент компенсирующей рамки: М1 = к1В111;
момент рабочей рамки: М2 = к2В212
к1, к2— коэффициенты, зависящие от размеров рамок и числа витков. Рамки у логометров одинаковые, поэтому кх = к2 = к. Подвижная система находится в равновесии, когда моменты М1 = М2, тогда B1I1 = B2I2
Отношение магнитных индукций В2/B1 для конкретной конструкции логометра зависит от положения рамок, т.е. однозначно определяется углом их поворота .
Отношение токов I1/I2 зависит от сопротивлений резисторов двух ветвей цепи.
Обе ветви электрической цепи питаются параллельно от одного источника питания Е. Сопротивление одной из ветвей состоит из сопротивления компенсирующей рамки Rр1 и сопротивления добавочного резистора R1.
Сопротивление другой ветви включает сопротивление второй рамки Rp2, сопротивление добавочного резистора R2 и сопротивление термопреобразователя Rt.
Угол поворота подвижной системы, при котором моменты М1 и М2 будут равными (положение равновесия системы), зависит от сопротивления термопреобразователя и не зависит от напряжения питания.
27.Вторичные приборы РП-160.
Этот прибор для измерения термоЭДС. Отличительная способность приборов этого типа является наличие входного усилителя, выходной сигнал которого в пределах диапазона измерения меняется от 0 до 1 В постоянного напряжения.
ТЭП подключён к входным зажимам 1 и 2 РП термоэлектродными удлиняющими проводами ТЭ1 и ТЭ2 (по составу они разные). Такое подключения для того чтобы свободные концы ТЭП были на входных зажимах 1, 2 рядом с которыми находится встроенный в прибор элемент, реагирующий на изменение температуры свободных концов t0. Этим эл-ом является медный резисторRм, предназначенный для компенсации измерения термоЭДС при изменении температуры свободных концов. СопротивлениеRм = 10 Ом при 0С. Через него пропускается стабилизированный ток от стабилизированного источника.
Смысл введения поправки: при повышении температуры свободных концов уменьхается термоЭДС термопары на E(t0, 0), но при этом увеличивается сопротивлениеRм наRм и падение напряжение на нём. Напряжение на входе усилителя и показания прибора не изменятся. Однако, даже приt0= 0 наRм будет падение напряжения, которое суммируясь с термоЭДС термопары увеличит напряжение а входе усилителя и показания прибора. Чтобы это избежать в схеме входного усилителя есть схема коррекции нижнего предела измерения.
Основной элемент – реохорд Rр – линейный проволочный резистор определённого сопротивления, длина которого равна длине шкалы. На него подаётся стабилизированное напряжение 1 В. На суммирующий усилитель УС подаётся разность выходного напряжения входного усилителя и напряжение участка реохорда правее движка. Усилительный сигнал небаланса поступает на пусковую схему СУД шагового двигателя, которая определяет направление вращения двигателя и его скорость - она должна быть большей при большом разбалансе и меньшей при приближении к состоянию равновесия. Шаговый двигатель перемещает движок реохорда до такого положения, при котором напряжения входного усилителя и реохорда сравниваются. Предел допускаемой погрешности потенциометра по показаниям составляет +-0,5%, по регистрации +-1%.