- •«Оренбургский государственный университет»
- •«Методы и средства измерений, испытаний и контроля»
- •Содержание
- •Предисловие к третьему изданию
- •Введение
- •1 Предмет, задачи и содержание дисциплины
- •Метрологические истины
- •2 Классификация измерений (Виды измерений)
- •3 Области измерений
- •4 Величина, физические измерения
- •5 Методы измерений
- •6 Подготовка к измерениям
- •7 Погрешности измерений
- •8 Учет систематической погрешности и способы их уменьшения
- •9 Обработка результатов наблюдений и оценка погрешности
- •9.1 Прямые измерения с многократными наблюдениями
- •9.2 Прямые измерения с однократными наблюдениями
- •9.3 Косвенные измерения
- •9.3.1 Косвенные измерения при линейной зависимости
- •9.3.2 Косвенные измерения при нелинейной зависимости
- •9.4 Формы представления и интерпретация результатов измерений
- •9.5 Правила округления и записи результатов наблюдений и измерений
- •10 Средства измерений и их классификация по гси
- •10.1 Погрешности измерительных устройств
- •11 Нормирование метрологических характеристик
- •11.1 Структурные схемы и метрологические характеристики измерительных систем
- •11.2 Надежность средств измерений
- •11.2.1 Основные понятия и показатели теории надёжности /36/.
- •12 Метрологическое обеспечение измерений
- •12.1 Метрологические испытания средств измерений методом сравнения их погрешностей с эталонами при соотношении 1/3 показателей метрологической точности /32/.
- •12.1.2 Для чего существует метрологическая аттестация и поверка средств измерений, виды поверок и способы их выполнения /32/.
- •12.1.3 Достоверность поверки /32/.
- •12.1.4 Определение объема поверочных работ /32/.
- •12.1.5 Поверка по сокращенной программе. Методы поверки многопредельных и многоцелевых средств измерений /32/.
- •12.1.6 Способы определения числа поверяемых отметок в диапазоне измерений в аналоговых и цифровых измерительных приборах /32/.
- •12.1.7 Назначение и корректировка межповерочных интервалов /32/.
- •13 Применение вычислительной техники в средствах измерений /12/
- •14 Применение средств измерений /8, 11, 14, 16/
- •14.1 Измерение геометрических величин
- •14.1.1 Линейно-угловые измерения
- •14.1.1.1 Штангенинструменты
- •Штангенциркуль с двумя нониусами с пределами измерений 0—200 мм и 0—320 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 мм
- •Проверка на ощущение измерительного усилия при измерении большого внутреннего диаметра
- •14.1.1.2 Микрометрические измерительные средства
- •Соединение барабана с микровинтом
- •Положение измерительных поверхностей относительно измеряемых
- •Микрометр с циферблатом
- •14.1.1.3 Плоскопараллельные концевые меры длины
- •Примеры расчета размеров плоскопараллельных концевых мер
- •Составление плоскопараллельных концевых мер в блоки
- •14.1.2 Измерения линейно-угловых величин оптическими приборами
- •В) Закрепление кронштейна г) Установка стола
- •Настройка горизонтального оптиметра
- •С) Закрепление пиноли
- •Чтение показателей
- •Измерительная машина изм
- •Пример:
- •Установка машины в нулевое положение
- •А) Грубая установка пинольной бабки на нуль
- •Б) Грубая установка измерительной бабки на нуль
- •К) Стопорение пинольной трубки
- •Чтение показаний
- •Ж) Микроподача продольного хода стола
- •Измерение угла профиля и шага резьбы
- •Цена наименьшего деления штриховой окулярной головки 1’
- •Проекционный метод
- •Измерение методом осевого сечения
- •Выбор средств измерений
- •14.2 Средства измерения давления. Общие сведения
- •14.2.1 Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием
- •14.2.2 Чувствительные элементы деформационных средств измерений давления
- •14.2.3 Деформационные приборы для измерения давления
- •14.2.3.1 Измерительные приборы с одновитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.2 Измерительные приборы с многовитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.3 Измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом
- •14.2.3.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования
- •14.2.3.5 Емкостные измерительные преобразователи давления
- •14.2.3.6 Деформационные измерительные преобразователи основанные на методе уравновешивающего преобразования
- •Измерения тепловых величин
- •14.3.1 Общие сведения
- •14.3.2 Температурные шкалы
- •14.3.3 Классификация средств измерений температуры
- •14.3.4 Манометрические термометры
- •14.3.5 Жидкостные манометрические термометры
- •14.3.6 Конденсационные манометрические термометры
- •14.4 Термоэлектрические термометры
- •14.4.1 Термоэлектрический преобразователь
- •14.4.2 Включение измерительного прибора в цепь термоэлектрического преобразователя
- •14.4.3 Поправка на температуру свободных концов термоэлектрического преобразователя
- •14.4.4 Нормальный термоэлектрод
- •14.4.5 Удлиняющие термоэлектродные провода и термостатирование свободных концов тэп
- •14.4.6 Способы соединения тэп
- •14.4.7 Требования к материалам термоэлектродов и устройство тэп
- •14.5 Средства измерений сигналов термоэлектрических термометров
- •14.5.1 Магнитоэлектрический милливольтметр
- •14.5.2 Потенциометры
- •14.5.3 Автоматические потенциометры
- •14.5.4 Нормирующие преобразователи термоЭдс
- •14.6 Термопреобразователи сопротивления
- •14.6.1 Средства измерений, работающие в комплекте термопреобразователями сопротивления
- •14.6.1.1 Уравновешенные мосты
- •14.6.1.2 Неуравновешенные мосты
- •14.6.1.3 Нормирующие преобразователи
- •15 Электрические измерения /8, 10,11,14/
- •15.1 Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми преобразователями и измерительными приборами
- •15.2 Цифровые измерительные приборы.
- •16 Измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1 Параметрические измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1.1 Реостатные преобразователи
- •16.1.2 Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы)
- •16.1.4 Индуктивные преобразователи
- •16.1.5 Емкостные преобразователи
- •16.2 Генераторные преобразователи неэлектрических величин
- •16.2.1 Измерение температуры
- •16.2.2 Измерение перемещений
- •16.2.3 Измерение давлений, сил и крутящих моментов
- •16.2.4 Измерение скоростей и ускорений
- •Измерение расхода
- •17 Методы испытаний и контроля и их метрологическое обеспечение
- •17.1 Средства испытаний
- •17.1.1 Ареометры. Классификация ареометров /32/
- •Основные технические характеристики ареометров
- •Принцип действия ареометра. Особенности шкалы.
- •Капиллярная постоянная.
- •Основы конструирования ареометра
- •Пользование рабочими ареометрами
- •17.1.2 Ротаметры. Общие сведения о ротаметрах /31/
- •Конструкции ротаметров
- •17.2.3 Пикнометры /31/
- •17.1.4 Спиртомеры /31/
- •17.2.5 Аналитические весы /31/
- •17.2.6 Основные требования к газоанализаторам и тахометрам /31/
- •17.2.7 Торговые весы /31/
- •17.2.8 Одночашечные лабораторные весы /31/
- •17.2.9 Газоанализаторы /31/
- •17.2.10 Стеклянные жидкостные термометры /31/
- •18 Методы и средства контроля
- •18.1 Калибры и шаблоны
- •18.2 Вибростенды /33,34,35/
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
Приложение б
(справочное)
Соотношение единиц давления, допущенных к применению с обязательным переводом в международную систему единиц (СИ)
1 am (атмосфера техническая) = 1 кГ/см2 (кгс/см2) = 10 мм вод.ст. = 0,981 бар = 735,56 мм рт. ст. = 98066,5 (≈ 100 000) Н/м2 = 100 кН/м2 = 0,1 МН/м2;
1 бар = 1,02 am;
1 Па = Н/м2 = ; 1 атм (атмосфера физическая) = 760 мм рт. ст. = 1
01325 Н/м2 = 1,033 кГ/см2 = 105 Па = 0,1 МПа = 100 кПа
Таблица Б1- Соотношение единиц давления
Единицы |
Па |
кг·с/м2 |
ат(кгс/см2) |
мм вод.ст. |
мм рт. ст. |
1 Па |
1 |
0,10197 |
0,10197·10-4 |
0,10197 |
7,5006 10-3
|
1 кг·с/м2 |
9,80665 |
1 |
10-4 |
1 |
73,56 10-3 |
1 кг·с/см2 |
9,80665 |
104 |
1 |
104 |
735,56 |
1 мм вод. ст.
|
9,80665 |
1 |
10-4 |
1 |
73,56 10-4 |
1 мм рт. ст.
|
133,322 |
13,595 |
13,595· 10-4 |
13,595 |
1 |
Приложение в
(справочное)
Таблица В1 - Основные реперные точки шкалы МТШ – 90
Состояние фазового равновесия |
Значения по МТШ - 90 |
Значения по МПТШ - 68 |
|
Т90 , К |
t 90 , ºС |
||
Давление насыщенных паров 3Не и 4 Не |
0,65… 5 |
- 272 , 50 и - 268 , 15 |
Нет - |
Тройная точка водорода |
13 , 803 |
- 259 , 346 |
13 , 803 |
Точка кипения водорода (при р = 33 330 Па) |
17 , 042 |
- 256 , 108 |
- |
Точка кипения водорода (при р = 101 325 Па) |
20 , 280 |
- 252 , 870 |
20 , 300 |
Тройная точка неона |
24 , 556 |
- 248 , 593 |
- |
Тройная точка кислорода |
54 , 358 |
- 218 ,791 |
54 , 361 |
Тройная точка аргона |
83 , 805 |
- 189 , 344 |
- |
Тройная точка ртути |
234 , 315 |
- 38 , 834 |
- |
Тройная точка воды |
273 , 16 |
0 , 01 |
273 , 16 |
Точка плавления галлия (при р = 101 325 Па) |
302 , 914 |
29 , 764 |
- |
Точка плавления индия (при р = 101 325 Па) |
429 , 748 |
156 , 598 |
- |
Точка плавления скандия (при р = 101325 Па) |
505 , 078 |
231 , 928 |
- |
Точка плавления цинка (при р = 101 325 Па) |
692 , 677 |
419 , 527 |
692 , 730 |
Точка плавления алюминия (при р = 101325 Па) |
933 , 473 |
660 , 323 |
- |
Точка плавления серебра ( р = 101 325 Па) |
1234 , 930 |
961 , 780 |
1234 , 930 |
Точка плавления золота (при р = 101 325 Па) |
1337, 330 |
1064, 180 |
1335, 580 |
Точка плавления меди (при р = 101 325 Па) |
1357, 770 |
1084. 620 |
- |
При введении новой температурной шкалы достигается ряд усовершенствований измерения температуры: повышается точность измерений, действие МТШ – 90 расширяется в области низких температур от 13, 8 К до 0, 65 К, новая шкала в отличие от МПТШ – 68 достаточно «гладкая» в результате использования платинового термометра сопротивления в качестве интерполяционного прибора в диапазоне от 13, 8 К до 1235 К.
Вместе с тем , МТШ – 90 сохраняет принцип построения шкалы на основе реперных точек с приписанными им новыми значениями температур.
Таблица В2 – Характеристики термопар
Химический состав термоэлектродов |
Диапазон измеряемых температур при длительном измерении, ºС |
Предельная температура при кратко- Временном применении, ºС |
Допустимые отклонения (погрешность невоспроизво- димости), ºС |
|
Положительный
|
Отрицательный
|
|||
Хромель (89% Ni,9,8%Cr, 1%Fe,0,2%Mn) |
Копель (55%Cu, 45%Ni) |
-50 ÷ 600 |
800 |
±(2,2 – 5,8) |
То же |
Алюмель (94%Ni, 2%Al, 2,5%Vn, 1%Si, 0,5%Fe) |
-50 ÷ 1000 |
1300 |
±(4,0 – 9,7) |
Платинородий (90%Pt, 10%Rh)
|
Платина (100%Pt) |
0 ÷ 1300 |
1600 |
±(1,2 – 3,6) |
Платинородий (70%Pt, 30%Rh)
|
Платинородий (94%Pt, 6%Rh) |
300 ÷ 1600 |
1800 |
±(3,2 – 5,2) |
Сплав вольфрама с рением (95%W, 5%Re) |
Сплав вольфрама с рением (80%W, 20%Re) |
0 ÷ 2200 |
2500 |
±(5,4 – 9,7) |
Таблица В3 –Характеристика термоэлектрических преобразователей
-
Термоэлектрический преобразователь
Градуировка
ТермоЭДС при t=100°C,
t0=0°C, мВ
Хромель - копель (ТХК)
ХК68
6,90 ±0,30
Хромель - алюмель (ТХА)
ХА68
4,10 ±0,15
Платинородий-платина (ТПП)
ПП68
0,64 ± 0,03
Платинородий –платинородий (ТПР)
ПР30/668
0,431 (при t=300°C)
Волфрамрений –вольфрамрений (ТВР)
ВР5/2068
1,33