Эталоны единиц физических величин — КиберПедия 

Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Эталоны единиц физических величин

2017-10-21 394
Эталоны единиц физических величин 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Эталоны единиц физических величин

В зависимости от назначения все средства измерений разделяются на рабочие и эталоны.

Рабочее средство измерений – средство измерений, предназначенное

для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствамизмерений.

Эталон -средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденноев качестве эталона в установленном порядке.

 

 

Меры электрических величин: ЭДС, сопротивления, индуктивности, взаимнойиндуктивности, емкости.

 

Мера ЭДС. В качестве мер ЭДС применяются нормальные элементы.

Нормальные элементы представляют собой специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна (ЭДС насыщенного нормального элементапри 20 ºС составляет 1,0185…1,0187 В, ненасыщенного 1,0186…1,0194 В).

 

Меры электрического сопротивления выполняются в виде катушексопротивления (однозначные меры) или магазинов сопротивлений (многозначные меры). Катушки выполняются из манганинового провода (ТКС примерноравен нулю, что исключает зависимость сопротивления от температуры) и наматываются бифилярно (для исключения влияния индуктивности). Номинальное сопротивление образцовой катушки удовлетворяет условию R = 10n Ом, гдеn – целое число от -5 до +10.

 

Меры индуктивности и взаимной индуктивности выполняются в виде отдельных образцовых катушек или магазинов. Катушки выполняются из

медного провода. Катушки взаимной индуктивности имеют две обмотки на одном каркасе. Номинальное значение индуктивности или взаимной индуктивности удовлетворяет условию L = 10n Гн, M = 10n Гн, где n – целое число от -4 до0. Рабочая частота до 100 кГц.

 

Меры емкости представляют собой воздушные и слюдяные конденсаторы постоянной и переменной емкости. К ним предъявляются следующие основные требования: минимальная зависимость емкости от времени, температуры и частоты; малые потери в диэлектрике, характеризуемые тангенсом углапотерь (tg δ); прочность изоляции. Слюдяные конденсаторы имеют номинальное значение емкости от 1 нФ до 1 мкФ, воздушные от 1 пФ до 0,01 мкФ.

 

 

Виды измерений (прямые, косвенные, совокупные и совместные).

 

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно по показаниям средства змерений(измерение напряжения вольтметром, температуры ермометром и т.д.).

 

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины определяют на основании результатов прямых измерений и других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Совокупные измерения – измерения, проводимые одновременно длянескольких одноименных величин, при которых их искомые значения находятрешением системы уравнений, составляемых по результатам прямых измерений различных сочетаний этих величин.

 

Совместные измерения – одновременные измерения двух или нескольких разнородных величин для определения зависимости между ними.

 

 

Методы измерений. Метод непосредственной оценки. Методы сравнения.

 

Под методом измерений понимают прием или совокупность приемовсравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

 

В зависимости от способа применения меры различают методы непосредственной оценки и методы сравнения.

При измерении методом непосредственной оценки искомое значение

величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерения, которое проградуировано в соответствующих единицах.

Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемуювеличину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

 

 

Классификация погрешностей измерений и средств измерений (по способу выражения,по характеру проявления, по причине возникновения, по условиям в которыхопределяется, по режиму измерений).

Метрологический контроль: утверждение типа средств измерений; метрологическаяаттестация средств измерений; поверка средств измерений; калибровка средств измерений.

Технические нормативно правовые акты (ТНПА) в области технического нормирования истандартизации: технические регламенты (ТР); технические кодексы установившейсяпрактики (ТКП); стандарты; технические условия (ТУ).

Технический регламент – технический нормативный правовой акт,разработанный в процессе технического нормирования, устанавливающий

непосредственно и (или) путем ссылки на технические кодексыустановившейся практики и (или) государственные стандарты РеспубликиБеларусь обязательные для соблюдения технические требования, вязанные сбезопасностью продукции, процессов ее разработки, производства,эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации иутилизации или оказания услуг.

Обозначение технического регламента

состоит из цифр и букв ТР/2004/001/BY,

где:

ТР - технический регламент;

2004 – год утверждения;

001 – порядковый номер присваиваемый Госстандартом;

BY - принадлежность к стране.

Технический кодекс установившейся практики (далее – техническийкодекс) – технический нормативный правовой акт, разработанный в процессестандартизации, содержащий основанные на результатах установившейсяпрактики технические требования к процессам разработки, производства,эксплуатации (использования), хранения, перевозки, реализации иутилизации продукции или оказанию услуг.

Стандарт – технический нормативный правовой акт, разработанный в

процессе стандартизации на основе согласия большинства заинтересованныхсубъектов технического нормирования и стандартизации и содержащийтехнические требования к продукции, процессам ее разработки,производства, эксплуатации (использования), хранения, перевозки,реализации и утилизации или оказанию услуг.

Технические условия – технический нормативный правовой акт,

разработанный в процессе стандартизации, утвержденный юридическим

лицом или индивидуальным предпринимателем и содержащий техническиетребования к конкретным типу, марке, модели, виду реализуемой имипродукции или оказываемой услуге, включая правила приемки и методыконтроля.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы (устройство и принципдействия магнитоэлектрического измерительного механизма, логометрическийизмерительный механизм, магнитоэлектрические амперметры и вольтметры, омметры, приборы с преобразователями).

Магнитная система прибора с внешним магнитом (рис. 2) состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода 2 (в некоторых конструкциях, например,в случае применения кольцеобразного магнита, магнитопровод может отсутствовать), полюсных наконечников 3 и неподвижного сердечника 4. Магнитвыполняется из материалов с большой коэрцитивной силой, чаще всего из железоникельалюминиевых сплавов, и является источником магнитного потока.

В магнитоэлектрических приборах вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника стоком, выполняемого обычно в виде катушки. Применяются как приборы с подвижной катушкой и неподвижным магнитом, так и приборы с неподвижнойкатушкой и подвижным магнитом. Больше распространены приборы с подвижной катушкой, которые мы и будем рассматривать.

Достоинством магнитоэлектрических приборов является высокая чувствительность и малое собственное потребление мощности. В этом отношениимагнитоэлектрические приборы не имеют себе равных.

Благодаря этим достоинствам магнитоэлектрические приборы могутприменяться с различного рода преобразователями переменного тока в постоянный и для измерений в цепях переменного тока.

К недостаткам магнитоэлектрических приборов следует, отнести несколько более сложную и дорогую конструкцию, чем, например, у электромагнитных приборов, невысокую перегрузочную способность (при перегрузкеобычно перегорают токоподводящие пружинки для создания противодействующего момента) и, самое главное, отмеченную выше возможность применения,при отсутствии преобразователей, лишь для измерений в цепях постоянноготока.

Магнитоэлектрические приборы используются главным образом в качестве амперметров, вольтметров и омметров.

 

Измерительные механизмы магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются между собой. В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм включается в цепь непосредственно или при помощи шунта. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочное сопротивление, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение.

 

Как было указано ранее, в логометрах противодействующий момент создается не механическим путем, а электрическим. Для этого в магнитоэлектрическом логометре (рис. 5) подвижная часть выполняется в виде двух жесткоскрепленных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи 1 I и 2 I. Пружинки для создания механического противодействующего момента неставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.

Электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы и приборы(устройство и принцип действия электродинамического измерительного механизма,ферродинамический измерительный механизм, амперметры и вольтметры, ваттметр).

Работа измерительных механизмов электродинамической системы (рис.

10а и 10б) основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка, укрепленная на осиили растяжках, может поворачиваться внутри неподвижной.

При протекании в обмотках катушек токов I1 и I2 возникают электромагнитные силы, стремящиеся так повернуть подвижную часть, чтобы магнитные потоки подвижной и неподвижной катушек совпали.

Неподвижная катушка 1 обычно выполняется из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. Благодаря этому обеспечиваются требуемая конфигурация магнитного поля и удобство расположения оси. Неподвижная и подвижная катушки механизма (обычно бескаркасные) имеют круглую или прямоугольную форму и изготовляются из медного или алюминиевогопровода. Подвижная катушка укрепляется на опорах или растяжках. Для подвода тока к подвижной катушке используются спиральные пружины или растяжки. Применяются стрелочные или световые указатели.

 

Принцип действия ферродинамических ИМ не отличается от электродинамических. Механизмы ферродинамической системы отличаются от рассмотренных выше электродинамических тем, что неподвижная катушка имеетмагнитопровод из магнитомягкого листового материала.

На рис. 11 приведена одна из конструкций такого ИМ.

В стержнях магнитопровода, между концами которого укреплен цилиндрический сердечник. Обе части магнитопровода выполняются из листовой стали.В воздушном зазоре помещается подвижная катушка 2, укрепленная на однойоси со стрелкой. Подвижная катушка выполняется без каркаса во избежаниепоявления в нем индуктированных токов.

 

Электродинамический (ферродинамический) измерительный механизм

позволяет построить прибор для измерения активной мощности – ваттметр.

В этом случае (рис. 14) неподвижную катушку включают последовательно с нагрузкой с сопротивлением н Z, мощность которой измеряется.

Подвижная катушка с добавочным сопротивлением д R включается параллельно нагрузке. Цепь неподвижной катушки называют последовательнойцепью (токовой обмоткой), а цепь подвижной катушки – параллельной цепью(обмоткой напряжения).

Мосты постоянного тока.

Мосты постоянного тока используются для измерения активных сопротивлений. Различают одинарные (четырехплечие) и двойные (шестиплечие) мосты.

Ветви АС, СВ, BD и DA называются плечами моста. Диагональ AB, к которой подключен источник постоянного тока, называется диагональю питания,а диагональ CD – измерительной диагональю. В измерительной диагоналивключен прибор P, который называется указателем равновесия. Раньше в качестве указателя равновесия обычно использовались магнитоэлектрические гальванометры, в настоящее время для этих целей чаще применяются электронныенуль-индикаторы, имеющие более высокую чувствительность.

Двойные мосты

Для измерения с большой точностью малых сопротивлений (˂ 10 Ом)

применяют так называемые двойные мосты, устройство и принцип действиякоторых поясняется схемой, показанной на рис. 3.

Показанный на рис. 3 двойной шестиплечий мост работает по принципу

сравнения измеряемого сопротивления RX, с мерой сопротивления R 0. Для

уменьшения влияния переходных сопротивлений контактов измеряемое сопротивление включается в цепь через специальное четырехзажимное приспособление.

Плечами двойного моста служат: измеряемое сопротивление X R,образцо-

вое сопротивление R 0 и две пары сопротивлений R 1, R 3 и R 2, R 4, которые имеютзначения не меньше 10 Ом каждое. Благодаря этому сопротивления соединительных проводов и контактов, относящихся к этим плечам, практически не оказывают влияния на результат измерения, поскольку обладают существенноменьшими величинами (тысячные доли Ома).

Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока используются для точных измерений емкости,

индуктивности, тангенса угла потерь конденсаторов, добротности катушек инекоторых других велчин. Наибольшее распространение получили четырехплечие мосты переменного тока, работающие в равновесном режиме.

Мост переменного тока отличается от одинарного моста постоянного

тока тем, что:

1) в диагональ питания подключается источник переменного синусоидального напряжения (обычно повышенной частоты);

2) сопротивления плеч в общем случае являются комплексными.

Обобщенная электрическая схема моста представлена на рис. 4.

Методы кодирования в ЦИП.

Кодирование (преобразование аналоговой величины в цифровой код)

является измерительной процедурой и осуществляется путем выполнения рядаопераций сравнения измеряемой величины с набором дискретных эталонныхвеличин, имеющих одинаковую природу с преобразуемой. В зависимости отхарактера данной процедуры во времени различают следующие методы кодирования: метод последовательного счета, метод поразрядного уравновешивания (кодоимпульсный, сравнения и вычитания, последовательного приближения) и метод одновременного считывания.

 

Метод последовательного счета. При этом методе происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины х с известной квантованной величиной х к, изменяющейся (возрастающей или убывающей) во времени скачками, причем каждый скачок соответствует шагу (ступени) квантования по уровню.

Метод поразрядного уравновешивания (сравнения и вычитания, последовательного приближения). При этом методе (рис. 3, б) происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины х с известной квантованной величиной х к, изменяющейся во времени неравномерными скачками поопределенному правилу (исключая единичную систему счисления)

Метод одновременного считывания. При этом методе происходит одновременное сравнение измеряемой величины х с известными величинами x к 1, х к 2,..., x к i, значения которых равны уровням квантования. Известнаявеличина, равная измеряемой x к i = x (t и ), дает номер отождествляемого уровняквантования, в соответствии с которым образуется код.

Цифровой периодомер.

ГСИ – генератор счетных импульсов

 

 

 

 

Переменное напряжение с измеряемым периодом Tx (u 1) поступает на

формирователь Ф, на выходе которого формируется импульс длительностью Tx(u 2). По переднему фронту этого импульса ключ К открывается и заднему – закрывается. За время, пока ключ открыт, на вход счетчика Сч проходят импульсы с ГСИ с периодом следования T0.

 

 

33. Цифровой вольтметр с время-импульсным преобразованием.

В цифровом вольтметре с время-импульсным преобразованием значение

измеряемого напряжения предварительно преобразуется в интервал времени,который затем кодируется методом последовательного счета, аналогично как впериодомере. Преобразование Ux в Δt происходит посредством сравнения Ux слинейно изменяющимся напряжением u(t).

Структурная схема цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием:

СУ – сравнивающее устройство; ГЛИН – генератор линейно изменяющегося (пилообразного)напряжения; Тг – триггер,

 

По сигналу управляющего устройства УУ в момент времени t 0 запускается ГЛИН и одновременно через триггер Тг открывается ключ К.

На сравнивающее устройство СУ подается измеряемое напряжение Ux ис ГЛИН линейно изменяющееся напряжение u(t). В момент времени t 1, когдалинейно нарастающее напряжение u(t) достигнет значения Ux, срабатываетсравнивающее устройство и через триггер закрывает ключ. Таким образом, втечение интервала времени Δt, пока ключ открыт, на счетчик Сч с ГСИ проходит некоторое количество импульсов N:

 

и, следовательно т.е.

N является единич-ным кодом значения измеряемого напряжения.

 

 

Прямые измерения частоты

Прямые измерения частоты выполняются с использованием частотоме-

ров.В настоящее время применяются в основном цифровые частотомеры,

диапазон измерений которых лежит в пределах от 0,01 Гц до 17 ГГц. Пределыосновной приведенной погрешности этих приборов (108 – 104) %.В лабораторной практике иногда находят применение частотнозависимые мосты.

Измерительные преобразователи неэлектрических величин: генераторные (индукционные,пьезоэлектрические,термоэлектрические) и параметрические (индуктивные,тензочувствительные, термочувствительные, емкостные).

Обязательным элементом любой измерительной цепи для измерений

неэлектрической величины электрическими средствами является измерительный преобразователь (ИП).

По принципу действия все ИП разделяют на:

1) генераторные;

2) параметрические.

Генераторные ИП под воздействием измеряемой неэлектрической величины вырабатывают (генерируют) электрическую энергию (ЭДС, ток и т. д.),пропорциональную измеряемой величине.

Индукционные ИП

Принцип действия таких ИП основан на явлении электромагнитной индукции (наведении ЭДС в контуре, находящемся в переменном магнитном поле.

Пьезоэлектрические ИП

Принцип действия таких ИП основан на прямом пьезоэлектрическомэффекте, заключающемся в появлении электричесих зарядов на гранях кристаллов некоторых диэлектриков под влиянием механических напряжений,действующих на них.

Индуктивные ИП

Принцип действия таких преобразователей основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности катушек с ферромагнитным сердечником от положения, геометрических размеров и магнитного состояния элементов их магнитной цепи.

Емкостные ИП

Принцип действия таких преобразователей основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.

 

Ультразвуковые

Применяются для измерения расхода жидкостей и газов. Метод измере-

ния основан на явлении смещения звукового колебания движущейся средой.Если колебания распространяются в направлении движения потока, то они тембыстрее достигают заданной точки, чем больше скорость потока V. Время τпрохождения звуковым колебанием расстояния L между излучателем и приемником:

Эталоны единиц физических величин

В зависимости от назначения все средства измерений разделяются на рабочие и эталоны.

Рабочее средство измерений – средство измерений, предназначенное

для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствамизмерений.

Эталон -средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденноев качестве эталона в установленном порядке.

 

 


Поделиться с друзьями:

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.089 с.