Измерване на неелектрически величини


Категория на документа: Физика


1. ИЗМЕРВАНЕ НА НЕЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИНИ - ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ И ГРЕШКИ

Контролът и измерването са основни процеси за получаване на информация за технологичните обекти. Чрез контрола се осъществява съпоставяне по пътя на физическия експеримент на дадена величина с известни нейни стойности, оп-ределящи границите на зададена област. Измерването е последователност от екс-периментални действия за определяне на числената стойност на дадена величи-на. За реализиране на измерването се използват различни технически средства с нормирани метрологични свойства. Методите на измерване представляват съвкуп-ност от правила, с които се определят принципите и средствата за измерване. Средствата за измерване трябва да имат нормирани метрологични характеристи-ки, т.е. определени числени стойности на величините, и свойства, които опреде-лят точността и достоверността на резултатите от измерването.

Когато операциите при контрол се осъществяват без участие или с частично участие на оператор, такъв контрол се нарича автоматичен. Под автоматичен контрол се разбира област от автоматизацията, която обхваща методите и средст-вата за наблюдение на обектите. Съвкупността от елементи и устройства, чрез която се осъществява автоматичен контрол, представлява средствата за автомати-чен контрол.

Измервателен преобразувател се нарича средството за измерване, предназ-начено за преобразуване на сигнала на измерваната информация във вид, удобен за предаване, следващо преобразуване, обработка или съхраняване, но неудобен за непосредствено възприемане от наблюдателя. Измервателният преобразувател, на входа на който въздейства измерваната величина, се нарича първичен измер-вателен преобразувател. Частта на първичния преобразувател, която се намира под непосредственото въздействие на измерваната величина се нарича чувстви-телен елемент. Изходният сигнал на първичния преобразувател се подава към из-мервателно устройство. То преобразува носещия информация сигнал във форма за непосредствено възприемане от наблюдателя (оператора).

Класът на точност служи за оценка на средствата за измерване. Под клас на точност се разбира обобщена характеристика, определена от границите на до-пустимата основна и допълнителна грешка, а също и от други свойства, които влияят върху точността. Класът на точност се изразява с число, което съответства на допустимата максимална основна грешка. Колкото е по-малко числото, което означава класа на точност на средството за измерване, толкова е по-малка грани-цата на допустимата му основна грешка. Лабораторните средства за измерване на технологични величини са с клас на точност 0,05; 0,1; 0,2 и се придружават от по-правъчни таблици за грешката от измерването, предизвикана от външни условия. Средствата за измерване на технологични величини при производствени условия са с клас на точност 0,2; 0,5; 1,0; 1,5.

Основна грешка е грешката на средството за измерване δ при нормални ус-ловия на измерване. Тези условия са посочени от завода производител, например температура и влажност на околната среда, липса на магнитни полета и др. Ако К е класът на точност на средството за измерване, границата на основната аб-солютна грешка Δ се определя от уравнението:

където ХN е нормиращата стойност (диапазона), изразена в единици на измерва-ната величина.

Допълнителната грешка на средството за измерване, която е предизвикана от изменението на i - тата влияеща величина, се изразява във вид на приведена грешка в проценти спрямо нормиращата стойност ХN и се определя от израза

където хy e показанието на уреда или стойността на изходния сигнал на преобра-зувателя в дадена точка на скалата (диапазон на преобразуване); ху,н - показа-нията на уреда или стойността на изходния сигнал на преобразувателя в дадена точка на скалата (диапазон на преобразуване) при нормална стойност или област на стойности на влияещата величина.

Точността на резултатите при използване на методите за измерване с непо-средствена оценка може да бъде изразена чрез максималната грешка:

където δ е границата на изменение на основната допустима грешка на измервател-ния уред, %, спрямо ХN; δy,z - допълнителната грешка, предизвикана от от-клонението на влияещите величини zi извън границата на нормалните им стой-ности, %, спрямо ХN; δм - методичната грешка, %, спрямо ХN.

Допълнителната грешка δy,z се определя от уравнението:

Методичната грешка δм зависи от условията (методиката) на измерване и не зависи от точността на използваните средства за измерване.

При техническите измервания случайната грешка в повечето случаи не е определяща за точността на измерването. Затова много често отпада необходи-мостта от многократни измервания и определяне на средната стойност на измерванията.

За повишаване на точността на техническите средства за измерване е необ-ходимо те да бъдат правилно монтирани и да работят при условия, които са близки до нормалните.

При косвени измервания, когато измерваната величина у е функционално свързана с независими една от друга величини х1, х2,..., хn, които пряко се из-мерват, абсолютната Δу и относителната δу стойност на грешката се определят от уравненията:
;
.

2. КЛАСИФИКАЦИЯ НА СРЕДСТВАТА ЗА АВТОМАТИЧЕН КОНТРОЛ. СТАТИЧНИ И ДИНАМИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Обобщена класификация на средствата за автоматичен контрол, независимо от принципа им на действие, е показана на фиг. 1.

Фиг. 1. Обобщена класификация на средствата за автоматичен контрол

Средствата за автоматичен контрол се класифицират по следните признаци: предназначение, териториално разположение, изпълнявани функции, начин на въздействие върху обекта, брой контролирани параметри и характер на контрола във времето.

По предназначение средствата за автоматичен контрол могат да бъдат сис-теми за автоматичен контрол и системи за автоматична сигнализация. Под ав-томатична сигнализация се разбира контрол на гранични (критични) или харак-терни междинни стойности на контролираната величина. В тези системи измерва-телните устройства въздействат на изпълнителни органи, привеждащи в действие светлинни, звукови или и двата вида сигнални устройства.

В зависимост от териториалното разположение системите за автоматичен контрол биват местни, дистанционни и телемеханични.

Местните системи са разположени в непосредствена близост до обекта. При тях сигналът от преобразувателя има достатъчна мощност, за да въздейства не-посредствено на измервателното устройство. Дистанционните системи осъщест-вяват контрол на обекта чрез предаване на разстояние по линия за свръзка на контролирания параметър, без преобразуване на физическата форма на параме-търа или чрез преобразуването му в удобна за предаване на разстояние физическа форма. В първия случай предаването на параметъра е възможно на малки разстоя-ния (50 - 60 m), а във втория - на разстояние да 1 km. В зависимост от вида на из-ползваната енергия, като носител на информация по линията за свръзка, дистан-ционните системи биват електрически пневматични и хидравлични. Като носител на информация се използва електрическа енергия, енергията на сгъстен въздух и налягането на течност. За предаване на информационни сигнали на разстояние от няколко километра до стотици километри се използват телемеханични системи. При тях освен измервателния преобразувател има още два допълнителни елемен-та - кодиращо и декодиращо устройства. В кодиращото устройство сигналите, които постъпват от преобразувателя се кодират в сигнали, удобни за предаване по линията за свръзка, а в декодиращото устройство се осъществява разделяне на различните сигнали и преобразуването им за удобно отчитане в измервателното устройство.

В зависимост от изпълняваните функции средствата за автоматичен контрол могат да бъдат за сигнализация, за визуализация, за регистрация или комбинация от тези функции. Средствата за визуализация са с неподвижна скала и подвижна показваща стрелка или цифрова индикация. Средствата за регистрация са устрой-ства за записване на последователност от стойности за отделни моменти на конт-ролираната величина. Записът се извършва непрекъснато или периодично.

Автоматичният контрол може да бъде пасивен или активен. При пасивния контрол параметрите се контролират след завършване на производствения процес и се сравняват със зададените им стойности, съгласно техническите условия. Па-сивният контрол не дава възможност да се установят и коригират отклоненията в хода на производствения процес. Активният контрол осъществява връзка между контрола и управлението на режимите на производствените процеси, като връз-ката може да е гранична или функционална.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Измерване на неелектрически величини 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.