1.3 Сильфонныедатчики давления

Сильфон – это тонкостенная металлическаякамера с гофрированной боковой поверхностью (рисунок 4). Изготавливаютсильфоны из латуни, а также из нержавеющей стали или бериллиевойбронзы. Они применяются в качестве чувствительных элементов приборовдавления, которые своевременно и точно реагируют на изменение давления.

Рисунок 4 – Сильфон

При действии нагрузки (внешнего Р2 или внутреннего Р1 давления) длинасильфона изменяется, увеличиваясь илиуменьшаясь в зависимости от направленияприложенной силы. Наличие гофровпозволяет перемещать подвижную частьсильфона на значительное расстояние (десятки миллиметров) без заметногоизменения его характеристик. Выходная координата сильфона - перемещение h,входные - давления Р1 и Р2 или их разностьΔР.

Существенными недостатками сильфонов являются значительныйгистерезис и некоторая нелинейность характеристики. Для увеличенияжесткости, уменьшения влияния гистерезиса и нелинейности часто внутрьсильфона помещают винтовую цилиндрическую пружину. В этом случаехарактеристика сильфона изменяется, так как к жесткости сильфонадобавляется жесткость пружины. Жесткость пружины обычно в несколькораз превышает жесткость сильфона, благодаря чему резко уменьшаетсявлияние гистерезиса сильфона и некоторой нелинейности егохарактеристики. Расчетные формулы основных размеров сильфоноввесьма сложны и не всегда подтверждаются опытом. Обычно диаметрсильфонов находится в пределах 20 - 80 мм.

1.4 Погрешности и класс точности

Одним из основополагающих понятий метрологии является понятие погрешности измерений.

Погрешностью измерения называют отклонение измеренного значенияфизической величины от её истинного значения.

Погрешность измерений, в общем случае, может быть вызвана следующими причинами:

- несовершенством принципа действия и недостаточным качеством элементов используемого средства измерения;

- несовершенством метода измерений и влиянием используемого средства измерения на саму измеряемую величину, зависящим от способа использования данного средства измерения;

- субъективными ошибками экспериментатора.

Из-за того, что истинное значение измеряемой величины никогда не известно (в противном случае отпадает необходимость в проведении измерений), то численное значение погрешности измерений может быть найдено только приближенно. Наиболее близким к истинному значению измеряемой величины является значение, которое может быть получено при использовании эталонных средств измерений (средств измерений наивысшей точности). Это значение условились называть действительным значением измеряемой величины. Действительное значение также является неточным, однако, из-за малой погрешности эталонных средств измерений, погрешностью определения действительного значения пренебрегают.

1.4.1 Классификация погрешностей. По форме представления различают понятия абсолютной погрешности измерений и относительной погрешности измерений.

Абсолютной погрешностью измерений называют разность между измеренным и действительным значениями измеряемой величины:

, (1)

где ∆ – абсолютная погрешность,

– измеренное значение,

– действительное значение измеряемой величины.

Абсолютная погрешность имеет размерность измеряемой величины. Знак абсолютной погрешности будет положительным, если измеренное значение больше действительного, и отрицательным в противном случае.

Относительной погрешностью называют отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:

(2)

где – относительная погрешность.

Относительная погрешность показывает, какую часть (в %) от измеренного значения составляет абсолютная погрешность. Относительная погрешность позволяет нагляднее, чем абсолютная погрешность, судить о точности измеренного значения.

1.4.2 Классы точности средств измерений. Исторически по точности средства измерений подразделяют на классы. Иногда их называют классами точности, иногда классами допуска, иногда просто классами.

Класс точности средства измерений – это его характеристика, отражающая точностные возможности средств измерений данного типа.

Допускается буквенное или числовое обозначение классов точности. Средствам измерений, предназначенным для измерения двух и более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины. Средствам измерений с двумя или более переключаемыми диапазонами измерений также допускается присваивать два или более класса точности.

Если нормируется предел допускаемой абсолютной основной погрешности, или в различных поддиапазонах измерений установлены разные значения пределов допускаемой относительной основной погрешности, то, как правило, применяется буквенное обозначение классов.

Если для средств измерений того или иного типа нормируется одно значение предельно-допустимой приведенной основной погрешности, или одно значение предельно-допустимой относительной основной погрешности, или указываются значения c и d, то для обозначения классов точности используются десятичные числа.

В соответствии с ГОСТом 8.401-80 для обозначения классов точности допускается применение следующих чисел: 1∙10ⁿ; 1,5∙10ⁿ;2∙10ⁿ;2,5∙10ⁿ;4∙10ⁿ; 5∙10ⁿ; 6∙10ⁿ, где n = 0, -1, -2, и т.д.

Для средств измерений с преобладающей аддитивной погрешностью численное значение класса точности выбирается из указанного ряда равным предельно-допустимому значению приведенной основной погрешности, выраженной в процентах.