Лекции (стр. 4 )

Для сложных средств измерении, состоящих из нескольких взаи­мосвязанных узлов, и для измерительных систем применяют поэле­ментную или комплектную поверку.

Комплектной называют поверку, при которой средство измере­ний поверяется в целом — в полном  комплекте

Поэлементной называют поверку, при которой определяется по­грешность отдельных частей поверяемого средства измерений, а его общая погрешность определяется по найденным погрешностям этих частей.

На практике поэлементную поверку нередко проводят в сочета­нии с комплектной.

Результаты поверки для многих средств измерений  представля­ются в виде протокола, который является основным документом, имеющим юридическое значение.

Контрольные вопросы:

Расскажите о метрологическое обеспечение технологических измерений Передача размера единиц от эталона к образцовым и рабочим средствам измерений Рассказать о регулировке, градуировке и поверке средств измерений

Лекция №4

Тема: «Методы и принципы измерений. Преобразования измеряемой величины»

План лекции:

Метрологическое обеспечение средств измерений давления Грузопоршневые средства измерений давления. Образцовые деформационные манометры и вакуумметры. Метрологическое обеспечение средств измерений давления

Основу метрологического обеспечения средств измерений давления составляет группа государственных эталонов в состав которой входят один первичный и пять специальных эталонов

Государственный первичный эталон единиц давления представ­ляет собой комплекс средств измерении, включающий группу из пяти поршневых приборов переменного состава, набор гирь и спе­циальную аппаратуру для создания и поддержания гидростатического давления, создаваемого весом поршня и нагружающих его гирь.

В качестве образцовых средств измерений давления используются жидкостные компенсационные, грузопоршневые и деформационные приборы.

Жидкостные компенсационные приборы. К этим приборам относится универсальный жидкостной мановакууметр (прибор Петрова).

Прибор этого типа предназначен для поверки дифманометров расходомеров переменного перепада давления, вакуумметром, тяго­меров и других средств измерений давления и разрежения Прибор (рис. 15.3) содержит две пары сообщающихся сосудов. Одна из них предназначена для работы на «воде», другая — на «ртути». Каждая пара состоит из металлического бачка 5 (16) и прозрачного стакана 4 (13).

В нерабочем положении при измерении  давления  каждый бачок

устанавливается в вертикальное положение на стойке, укрепленной на плате 2. При измерении прибором вакуума каждый из бачков с помощью кронштейна, расположенного на бачке, может устанавли­ваться на линейке 6. Под стойкой левого бачка укреплен кронштейн 3, служащий для закрепления в нем одного из прозрач­ных стаканов. Линейка 6 имеет цилиндри­ческое трубчатое сечение, внутри нее рас­положен отвес /, видимый через отверстие внизу линейки. На линейке нанесена шка­ла с миллиметровыми делениями. Вдоль линейки перемещается каретка 10, кото­рая состоит из двух направляющих. На верхней направляющей 8 каретки 10 рас­положен нониус с точностью отсчета 0,1 мм. Нижняя направляющая 7 карет­ки 10 служит для плавного перемещения каретки до заданной отметки шкалы ли­нейки. В зависимости от диапазона изме­рений выбирают пару сосудов, заполнен­ных водой или ртутью и сообщающихся между собой гибким шлангом 14. Перед измерением прибор устанавливают по отвесу и выставляется нуль прибора. Если измеряется перепад давлений, то про­зрачный бачок укрепляют на кронштейне 9 каретки 10, как показано на рис. 15.3. При измерении перепада давления верхний штуцер вентиля 15 соединяют с плюсовой каме­рой поверяемого прибора. Поверка осуществляется следующим об­разом. Каретку 10 устанавливают на отметке шкалы, соответству­ющей расчетному значению перепада — поверяемой отметке шка­лы прибора. Воздушным прессом или от компрессора подается давление, при котором стрелка прибора  устанавливается на поверяемую отметку. Открывают вентиль 15 бачка 16 и  точно устанавливают стрелку на поверяемую отметку. Вели показания прибора  в поверяемой отметке имеют погрешность, то уровень рабочей жидкости в прозрачном бачке не совпадает с концом  иглы 12 (выше или ниже его). Погрешность прибора в поверяемой отметке определяют путем вращения микрометрического винта 11  до  тех  пор,  пока ко­нец иглы не коснется зеркала жидкости.

Абсолютная погрешность прибор,) в поверяемой отметке считыается со шкалы микрометрического винта.

При измерении разрежения  металлический бачок укрепляется на верхней секции линейки, а прозрачный бачок устанавливают на кронштейне 9 каретки 10, которую помещают на нулевую отметку. Нулевая отметка при измерении разрежения находится на отметке 760 мм шкалы линейки. Относительная погрешность показаний уни­версального жидкостного мановакуумметра при измерении давления и разрежения в диапазоне 150—1000 мм вод. ст. и в диапазо­не 75—1000 мм рт. ст. составляет ±0,3%. В диапазоне 0—150 мм вод. ст. абсолютная погрешность не превышает ±0,5 мм вод. ст., а в диапазоне 0 -75 мм рт. ст. — 0,25 мм рт. ст.

2. Грузопоршневые средства измерений давления.

Принцип дейст­вия грузопоршневых средств измерений давления основан на урав­новешивании усилия, развиваемого измеряемым давлением на не­уплотненном поршне, силой тяжести груза, нагружающего пор­шень. Неуплотненный поршень представляет собой поршень правильной цилиндрической формы, расположенный в цилиндре. Между стенками цилиндра и поршня существует равномерный и очень малый зазор (1—5 мкм), заполненный рабочей жидкостью (трансформаторным, касторовым или приборным маслом). В ре­зультате поршень находится во взвешенном состоянии и может оказывать на жидкость давление, обусловленное весом поршня и нагружающего его груза. Совокупность поршня и цилиндра обра­зует поршневую систему, называемую «колонкой», которая являет­ся неотъемлемым элементом всех поршневых средств измерений. Поршневые средства измерений обладают высокой точностью бла­годаря идеальной цилиндрической форме поршня и цилиндра.

По форме используемого поршня различают поршневые средст­ва измерений давления с простым поршнем, дифференциальным поршнем и с поршневым мультипликатором.

На рис. 15.4, а показана схема установки с грузопоршневым ма­нометром, оснащенным простым поршнем. Установка включает грузопоршневой манометр и гидравлический пресс 11. Грузопоршневой манометр представляет собой сосуд цилиндрической формы 1, заполненный рабочей жидкостью. Во внутренней полости ци­линдра расположен поршень 2 с грузоприемной тарелкой 6.

Гидропресс представляет собой поршень 11, имеющий манжет­ное уплотнение. Внутренняя полость пресса сообщается с грузо­поршневым манометром 1 и поверяемым прибором 9 через каналы, которые перекрываются вентилями 7 и 10. Для заполнения гидравлической системы пресса рабочей жидкостью предусмотрен бачок 8 с запорным вентилем.

При  измерении давления  Р, создаваемого  гидропрессом, грузоприемную тарелку 6 нагружают грузами 5 до тех пор, пока

Рис. 15.4. Схема грузопоршневого манометра

поршень 2 не придет в состояние равновесия. О достижении равновесия судят по совпадению рисок 4 на поршне и ограничителе хода 3 поршня. В состоянии равновесия поршня справедливо равенство

(15.1)

где тп, тг — масса поршня и грузов; рв, рг — плотность воздуха и материала груза; Рпр— приведенная площадь поршня.

На практике Рпр определяется экспериментально и является основным метрологическим параметром грузопоршневых  манометров. В современных грузопоршневых манометрах приведенная пло­щадь поршня — порядка 0,5 см2. Зависимость (15.1) справедлива для поршневой системы в случае отсутствия сил нежидкостного тре­ния. Для обеспечения этого условия в процессе измерения поршню 2 сообщают вращательное движение. Классы точности грузопорш­невых манометров с простым поршнем 0,02; 0,05; 0,2. Для измере­ния давления до 5*108 Па без увеличения массы грузов необходи­мо уменьшать приведенную площадь поршня. Однако это уменьше­ние ограничивается потерей жесткости поршня. Применение диффе­ренциального поршня позволяет достигать больших давлений без увеличения массы грузов. Кроме отмеченного преимущества, до­стигаемого применением дифференциального поршня, следует отметить и возможность измерения разрежения.

Обычно грузопоршневые манометры оснащаются дифференциальными поршнями,  приведенная  площадь  которых не менее 0,20 см2. На рис. 15.4 б показан грузопоршневой манометр с дифференциальным  поршнем.  При  измерении  избыточного  давления цилиндрическая  камера  1  сообщается  с объектом измерения, а цилиндрическая камера 8 герметизируется.

При измерении разрежения цилиндрическая        камера 8 соединяется с объектом измерения, а  в  камеру 1 подается уравновешивающее давление, создаваемое дополнительной  поршневой  системой.

Назначение остальных  элементов        деффереициальной  поршневой

системы  аналогично назначению соответствующих элементов про­стой поршневой системы.

На базе дифференциального поршня  разработан  грузопоршневой мановакуумметр класса точности 0,05.

Для поверки средств измерений давления с верхними пределами

измерений 600—2000 МПа  применяются        образцовые грузопоршневые манометры  с  измерительным  мультипликатором  (умножителем)—устройством, позволяющим  в несколько десятков раз