Лабораторная работа №1 Измерения и средства измерений, характеристики измерительных приборов, их поверка и эксплуатация. Цель работы: выработать навыки проведения технических измерений при помощи приборов, и определения погрешности, отработать методику поверки образцовыми средствами измерения. Оборудование и материалы: стенд для поверки манометров, образцы рабочих и образцовых манометров. Теоретические сведения: Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерительный прибор – это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Все средства измерений делятся на две больших группы. К первой группе относятся образцовые средства измерений. Эту группу, представленную мерами, измерительными приборами или измерительными преобразователями, используют только для поверки других средств измерений. Поверка – это определение погрешности средств измерения и установление пригодности их дальнейшего применения. Ко второй группе относятся рабочие средства измерений, предназначенные непосредственно для всех измерений в производстве, научных исследованиях и т.д. Важнейшим качеством, характеризующим измерительные приборы, является их точность. Точность принято оценивать погрешностью в абсолютных или относительных единицах. Результат измерения всегда отличается от истинного значения измеряемой величины на некоторую небольшую величину Х т.е. Х = Х п - Х, где Х п – показание прибора; Х – истинное значение Величина Х называется абсолютной погрешностью измерительного прибора, причем значение Х истинное считается показание образцового прибора. Образцовые (эталонные) приборы — это особый класс высокоточных приборов, используемых в промышленности для поверки и калибровки приборов общетехнического назначения. Также они применяются как самостоятельные средства измерения в системах с неагрессивной и некристаллизующейся газообразной или жидкой средой. Сам процесс поверки заключается в сравнении показаний поверяемого прибора Х п с показаниями более точного образцового прибора Х при измерении одной и той же величины. Абсолютная погрешность не может полностью характеризовать точность прибора, если не известен его верхний предел измерения. Поэтому для оценки точности измерительных приборов пользуются приведенной погрешностью. Приведенная погрешность прибора – это выраженная в процентах отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу измерений х вп . х х 100% пр х вп Сама погрешность прибора зависит от многих причин – трение в подвижных частях, внешние электрические и магнитные поля, температура, вибрация и т.д. Все эти разнообразные виды погрешностей принято делить на основные и дополнительные. Основные эти погрешности которые имеются в приборе при нормальных условиях работы (т.е. при таких условиях при которых он был отградуирован). Отклонение от нормальных условий приносит дополнительные погрешности (отличие параметров и источников питания и температуры окружающей среды). Величины основных и дополнительных погрешностей учитываются в обобщенной характеристике прибора, называемой классом точности. Класс точности численно равен (в %) основной приведенной погрешности прибора. Классы точности для различных измерительных приборов устанавливаются соответствующими ГОСТами. Например, для электроизмерительных приборов установлено 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Для манометров предусмотрено шесть классов точности и т.д. Зная класс точности прибора, можно определить погрешности измерений. Если измерительная аппаратура включает в себя несколько самостоятельных узлов, то точность измерения всего комплекса аппаратуры определяется погрешностями её отдельных звеньев. Такая ситуация характерна для лабораторной и технологической измерительной аппаратуры. Так же в составе средств контроля могут применяться электроизмерительные приборы, проградуированные в единицах измерения какого-либо параметра (расход, давление, момент). В этом случае общая погрешность прибора так же определяется его конструкцией, а не классом точности прибора, который в ней установлен. В связи с этим для датчиков измерительных средств автоматизации в большинстве случаев класс точности не устанавливается. Точность этих измерительных преобразователей характеризуется основной и дополнительной погрешностями, которые указываются в документации приборов. Результаты измерений всегда отличаются от истинных значений измеряемых величин. Это объясняется неточностью средств измерений, несовершенством органов чувств человека, воспринимающих сигналы измерительной информации, а так же различными случайными факторами. Все это приводит к погрешностям измерения. Погрешность измерения – это отклонение результата от истинного значения измеряемой величины. На практике для определения относительной погрешности измерения пользуются следующей формулой: х пр D ; X где пр - класс точности измерительного прибора в %; х – значение измеряемой величины; D – верхний придел прибора. Пример: измерение давления. При измерении давления манометром и предел измерения прибора 400 2 кг/см прибор показывает 380 кг/см2. Относительная погрешность: х 4% 400 4,21% 380 а если этим же манометром измеряется давление 220 кг/см2 то х 4% 400 7,27% 220 т.е. чем ближе измеряемое значение к верхнему пределу измерения прибора, тем точнее измерение. Это необходимо учитывать при выборе прибора для измерений. Метрологическая служба Метрологический надзор за средствами измерений осуществляется с целью обеспечения единства и достоверности измерений в стране и поддержания средств измерений в постоянной готовности к выполнению измерений. К эксплуатации допускаются средства измерения, признанные по результатам метрологического надзора годными к применению. Ответственность за надлежащее состояние средств измерения несут руководители подразделений и служб. Метрологический надзор осуществляется путем проведения поверок средств измерений, метрологических ревизий и метрологических экспертиз. Поверкой называют определение погрешности средств измерений и установление их пригодности к применению. Поверки подразделяются по уровню ответственности: государственную, проводимую органами Государственной метрологической службы; - ведомственную, органами ведомств метрологической службы; по периодичности: - первичная, проводится при выпуске средства измерений, на производстве или после ремонта; - периодическая, проводится при эксплуатации или хранении средств измерения через определенные промежутки времени; - внеочередные проводятся периодической поверки; до наступления срока очередной - инспекционные, проводимые при ревизии средств измерения. Метрологической ревизией называется проверка состояния средств измерения и выполнения правил их поверки и применения, производимая органами Государственной метрологической службы. Метрологическая экспертиза проводится при возникновении спорных вопросов по способам, методам и средствам поверки, исправности средств измерений и их пригодности к применению. Описание установки: Стенд для поверки манометров Kabid press состоит из основания с регулируемой по высоте платформой на котором закреплены элементы гидравлической системы. В гидросистему входят рабочий бачёк (1) снабженный перекрывающим краном (2), адаптеры для установки рабочего (3) и образцового (4) манометров, перекрывающие краны рабочего и образцового манометра (5,6), винтовой пресс с ручным приводом (7). Рис. 1 Стенд поверки манометров. 3,4- адаптеры рабочего и образцового манометров; 7-винтовой пресс. Рис. 2 Стенд поверки манометров (вид сверху). 1- рабочий бачек; 2- кран рабочего бачка; 5,6-краны манометров. Таблица 1 Результаты испытаний манометра. Показания рабочего манометра кг/ см2 1 5 2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Показания образцового манометра условные ед. Истинное давление в системе кг/ см2 Абсолютная погрешность измерения кг/ см2 Вывод: в ходе лабораторной работы были выработаны навыки проведения технических измерений при помощи приборов, и определены погрешности, отработана методика поверки образцовыми средствами измерения.
