Теоретические сведения. Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 2

Исследование основных метрологических

Характеристик средств измерения давления

Цель работы: ознакомить с измерением давления в пневмосистеме и методикой определения некоторых метрологических характеристик манометров.

Приборы:установка лабораторная «Формирование и измерение давлений МЛИ-4».

Теоретические сведения

Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативным документом, называют нормируемыми метрологическими характеристиками.

Все метрологические свойства СИ можно разделить на две группы:

1) свойства, определяющие область применения СИ;

2) свойства, определяющие качество измерения.

К основным метрологическим характеристикам, определяющим свойства первой группы, относятся диапазон измерений и порог чувствительности.

Порог чувствительности - наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

К метрологическим свойствам второй группы относятся свойства, определяющие качество измерений: точность, сходимость, воспроизводимость, правильность и достоверность измерений.

Точность измерений СИ - качество измерений, отражающее близость их результатов к действительному (истинному) значению измеряемой величины.

Сходимость результатов измерений - характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость результатов измерений - повторяемость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

Под правильностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.

Достоверность характеризует степень доверия к результатам измерений.

Класс точности СИ - обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. Классы точности могут обозначаться буквами (например, М, С и т. д.) или римскими цифрами (I, II, III и т. д.). Обозначение классов точности по ГОСТ 8.401–80 может сопровождаться дополнительными условными знаками:

- 0,5; 1,6; 2,5 и т. д. - для приборов, приведенная погрешность g = D/Х_N которых составляет 0,5; 1,6; 2,5 % от нормирующего значения Х_N (D - пределы допустимой абсолютной погрешности). При этом Х_N принимается равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений;

- то же, что и в предыдущем случае, но при Х_N равным длине шкалы или ее части;

- , и т. д. - для приборов, у которых относительная погрешность d = D/х составляет 0,1; 0,4; 1,0 % непосредственно от полученного значения измеряемой величины х;

- 0,02/0,01 - для приборов, у которых измеряемая величина не может отличаться от значения х, показанного указателем, больше, чем на [C + d×(Х_к/х - 1)] %, где С и d - числитель и знаменатель соответственно в обозначении класса точности; Х_к – больший (по модулю) из пределов измерений прибора.

Примеры обозначения классов точности приведены на рис. 1.

Рис. 1. Лицевые панели приборов:

а – вольтметра класса точности 0,5 с равномерной шкалой;

б– амперметра класса точности 1,5 с равномерной шкалой;

в – амперметра класса точности 0,02/0,01 с равномерной шкалой;

г – мегаомметра класса точности с неравномерной шкалой

Поверкой средств измерений называют определение погрешностей средства и установление его пригодности к применению. В основе поверки методом сличения лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым средством измерений.

Абсолютную погрешность показания определяют по формулам

Δх₀₁ = │х - х₀₁│; Δх₀₂ =│х - х₀₂│,

где х - показание поверяемого прибора;

х₀₁, х₀₂- показание образцового средства измерений при уменьшении показаний.

Относительная погрешность (в процентах) равна

,

где х₀ – показание образцового средства измерения.

Приведенная погрешность (в процентах) равна

,

где х_N - нормирующее значение.

Вариацию показаний прибора на поверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора. Вариация может определяться также в процентах от нормирующего значения измеряемой величины.

Относительную и приведенную погрешности определяют для всех поверяемых отметок шкалы, выбирая наибольшее по модулю значение абсолютной погрешности. Во всех случаях знак погрешности зависит от соотношения х и х₀.

Вариацию показаний (в процентах) определяют по формуле

Описание прибора

В состав установки (рис. 2) входят два ресивера, закрепленных на общем основании, с соотношением объемов 1:10. На каждом ресивере установлены клапаны (ниппели) для закачивания и стравливания воздуха.

Оба ресивера оснащены контрольно-измерительными средствами. К большому ресиверу подключены образцовый и рабочий манометры, а также электропневмопреобразователь, формирующий электрический сигнал, прямо пропорциональный давлению в ресивере. Малый ресивер соединен с рабочим манометром.

Рис. 2. Установка МЛИ-4: 1, 2 - большой и малый ресиверы;

3 - образцовый манометр; 4 - рабочие манометры;

5 – ниппель; 6 – воздуховод; 7 – клапан

Оба ресивера связаны между собой воздуховодом, содержащим последовательно включенные пневмодроссель и электромагнитный клапан с местным и дистанционным управлением.

Для питания устройства контроля давления и управления электромагнитным клапаном на установке смонтирован электронный блок. На передней панели блока расположена кнопка местного управления.

Для работы с установкой необходимо произвести закачивание воздуха (с помощью ручного или электрического насоса) в большой ресивер до заданного уровня давления.

Вращением головки пневмодросселя и поочередным включением электромагнитного клапана устанавливается заданная скорость перепуска воздуха из большого ресивера в малый.

Стравливание воздуха из ресиверов осуществляется с помощью ниппелей.

Давление в ресиверах контролируется с помощью образцового и рабочих манометров.

Включение электромагнитного клапана производится с помощью кнопки на лицевой панели или по сигналу дистанционного управления.

При определении основной погрешности указатель поверяемого прибора последовательно устанавливают на поверяемые отметки шкалы сначала при плавном уменьшении измеряемой величины. Для всех поверяемых отметок по образцовому средству измерений определяют действительные значения изме­ряемой величины.