Общие сведения об измерениях и контроле

 

 

                                                            ,2012

 

 

Введение

1. Общие  сведения об измерениях и контроле

2. Методы  и средства контроля давления

2.1 Физические  основы измерения давления. Классификация  приборов измерения и контроля  давления

2.2 Датчики давления

3. Поплавковые  и гидростатические уровнемеры

3.1    Физические основы измерения  уровня. Классификация приборов  измерения и контроля расхода

3.2    Приборы измерения и контроля  уровня

3.2.1 Поплавковые  уровнемеры

3.2.2 Буйковый  уровнемер

3.2.3 Гидростатические  уровнемеры

3.2.4 Пьезометрические  уровнемеры

3.2.5 Радиоизотопные  уровнемеры

3.2.6 Электрические  уровнемеры

3.2.7 Ультразвуковые  уровнемеры

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

      Создание комплексных автоматических систем и быстродействующих вычислительных машин является важным этапом научно-технического прогресса. Использование средств автоматики и вычислительной техники позволяет автоматизировать трудоемкие процессы, экономить энергоресурсы, снижать себестоимость продукции и повышать ее качество.

      В техническом перевооружении народного хозяйства ведущая роль принадлежит машиностроению, так как на его базе развиваются все отрасли промышленности, повышается производительность труда. Уровень производства машин и их техническое совершенство являются основными показателями развития промышленности.

        В настоящее время отечественная промышленность оснащена современными средствами контроля, регулирования и сигнализации. Непрерывные технологические процессы в различных отраслях промышленности часто требуют постоянного автоматического контроля количества накопленного материала, сырья, жидкостей и газов. Контроль уровня часто имеет важное значение для безаварийной работы оборудования. Например, на водородных станциях понижение уровня подпитки электролизеров может послужить причиной серьезной аварии на тепловых электростанциях, понижение или повышение заданного уровня воды в барабане котла приводит к разрушению лопаток турбин, пережогу кипятильных труб.

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения об измерениях и контроле

 

        Измерением называется процесс получения опытным путем числового соотношения между измеряемой величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения. Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением измеряемой величины. Значение величины, принятое за единицу измерения, называется размером этой единицы.

       Если х – измеряемая величина, y – единица измерения, А – числовое значение измеряемой величины в принятой единице, то результат измерения можно представить следующим равенством:

х = А  • y. (1.1)

       Уравнение (1.1) называют основным уравнением измерения. Из этого уравнения следует, что значение А зависит от размера выбранной единицы измерения y. Если вместо единицы y взять другую единицу y1, то выражение (1.1) примет вид:

х = А1 • y1. (1.2)

Учитывая (1.1), получаем:

А y = А1 y1 (1.3)

или:

А1 = А   (1.4)

     Из выражения (1.4) следует, что для перехода от результата измерения А, выраженного в единице у, к результату А1, выраженному в единице у1, необходимо А умножить отношения принятых единиц.

     Измерительной информацией является информация о значениях величины. Результатом измерения является количественная характеристика в виде именного числа. Основной характеристикой процесса измерения является точность, которая характеризуется погрешностью измерения и вероятностью.

 

     Для более четкого представления особенностей процесса измерения рассмотрим основные особенности близких к нему информационных процессов – контроля и счета.

      Контролем называется процесс установления соответствия между состояниями, свойствами объекта контроля и заранее заданной нормой путем восприятия контролируемых величин, сопоставления их с уставками и формирования суждения, вывода. Контролю подвергается физическая величина или состояние объекта. Результатом контроля является качественная характеристика – суждение, вывод о нахождении объекта контроля в норме или вне нормы.

       Основной характеристикой процесса контроля является достоверность контроля, которая численно выражается вероятностью правильного суждения, вывода.

        Счетом называется процесс определения числового значения дискретной величины или количества предметов в данной совокупности. Результатом счета является неименованное число, число предметов в данной совокупности, не имеющих строго одинаковых параметров.

       Возникает вопрос, какой из процессов – измерение или контроль- являются более общими или более сложными, контроль включает измерение или измерение включает контроль?

       Процессы измерения и контроля близки по своей информационной сущности, содержат ряд общих операций, например сравнение, могут иметь одинаковые объекты, тесно связаны между собой, дополняют друг друга. Контролю иногда предшествует измерение, и такой процесс называют цифровым контролем. Измерению часто предшествует контроль, например определение полярности и выбор предела измерения являются собственно контрольными операциями и в автоматических и цифровых приборах они предшествуют измерению. Однако контроль и измерение во многом существенно различны – результатом измерения является количественная характеристика, а результатом контроля – качественная, измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль – в пределах небольшого числа возможных состояний.

      По способу получения числового значения искомой величины измерения можно подразделить на два вида: прямые и косвенные.

      При прямых измерениях результат получается непосредственно из опытных данных в тех же единицах, что и измеряемая величина.

       К косвенным относятся измерения, результат которых получается на основании прямых измерений нескольких других величин, связанных с искомой величиной определенной зависимостью. Примером косвенных измерений служит определение расхода жидкости и газа по перепаду давления в сужающем устройстве.

       Существуют следующие методы измерений:

1)      метод непосредственной оценки, в котором значение измеряемой  величины определяют непосредственно  по отчетному устройству измерительного прибора прямого действия;

2)      метод сравнения с мерой, или  компенсационный, в котором измеряемую  величину сравнивают с величиной  воспроизводимой меры;

3)      нулевой метод, в котором эффект  действия измеряемой величины  полностью уравновешивается эффектом известной величины так, что в результате х взаимодействие сводится к нулю.

Измерения проводятся с помощью технических  средств измерений. Основные виды средств  измерений следующие:

- мера  – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера, например, мера массы – гиря;

- измерительный  прибор –это средство измерений,  предназначенное для выработки  сигнала измерительной информации  в форме, доступной для непосредственного  восприятия оператором. Показания измерительного прибора могут быть представлены в аналоговой или цифровой форме. В показывающих приборах производится только отсчитывание показаний, в регистрирующих приборах осуществляется запись показаний в форме диаграммы и печатание в цифровой форме. В интегрирующих измерительных приборах измеряемая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной.

- измерительный  преобразователь –это средство  измерений, предназначенное для  выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не подающейся непосредственному восприятию оператором. Измерительные преобразователи в зависимости от их назначения подразделяются на первичные, промежуточные, передающие, масштабные и другие.

- первичный  измерительный преобразователь  – это преобразователь, к которому  подведена измеряемая величина. Передающий измерительный преобразователь  предназначен для дистанционной  передачи сигнала измерительной  информации, масштабный измерительный преобразователь – для изменения измеряемой величины в заданное число раз.

- измерительное  устройство – это средство  измерений, состоящее из измерительных  приборов и измерительных преобразователей. В зависимости от назначения  измерительные устройства подразделяются на первичные и вторичные. Под первичным измерительным устройством понимают средство измерений, к которому подведена измеряемая величина. Вторичными измерительными устройствами (вторичными приборами) называют средства измерений, которое предназначены для работы в комплекте с первичными измерительными устройствами.

       Первичные измерительные устройства часто называют датчиками. Датчик прибора для измерений той или иной величины – это конструктивная совокупность ряда измерительных преобразователей, размещенных непосредственно у объекта измерения.

- измерительные  информационные системы – это  измерительное устройство, которое  осуществляет многоканальное измерение  и обработку информации по  некоторому заданному алгоритму.

 

        В зависимости от назначения средства измерений подразделяются на три категории:

1)      рабочие меры, измерительные приборы  и преобразователи;

2)      образцовые меры, измерительные  приборы и преобразователи;

3)      эталоны.

        Рабочие средства измерений применяют для измерений в производственных и лабораторных условиях. Образцовые средства измерений предназначены для проверки рабочих средств измерений. Эталоны предназначены для хранения единиц измерений и проверки мер, приборов и преобразователей высшего разряда точности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Методы и средства контроля  давления

 

2.1 Физические основы измерения  давления. Классификация приборов  измерения и контроля давления.

    

       За основную единицу измерения давления согласно Международной системы (СИ) принята единица – Паскаль.

      Кроме этого в промышленности для измерения давления используют следующие единицы:

-       техническая атмосфера – равная давлению, которое испытывает 1 см2 плоской поверхности под действием равномерно распределенной перпендикулярной к поверхности нагрузки в 1 кгс. Эту единицу обозначают кгс/см2, т.к. кгс килограмм-сила – сообщающая массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное 9,80665 м/сек2 , допускается сокращенное обозначение килограмм-силы: кГ.

-        метр водяного столба (м вод.  ст.);

-        миллиметр водяного столба (мм  вод. ст.);

-        миллиметр ртутного столба (мм  рт. ст.).

Эти единицы  связаны следующими соотношениями:

 

Единица   Давления	Па	бар	кгс/см2	кгс/м2	мм  рт. ст.	мм  вод. ст.	м вод. ст.
Па	-	1 x 10-5	10,2 x 10-6	0,102	7,5 x 10-3
бар	11 x 05	-	1,02	10,2 x 103	750
кгс/см2	98,1 x 103	0,981	-	1 x 104	735,6	10-3	10
кгс/м2	9,81	98,1 x 10-6	1 x 10-4	-	73,56 x 10-3	10-6	10-3
мм  рт. ст.	133,3	1,333 x 10-3	1,36 x 10-3	13,6	-	13,6 x 10-9	13,6 x 10-6
мм  вод. ст.						-	10 -3
м вод. ст.			10-2	103	73,556	10 3	-

 

      При измерении давления различают абсолютное давление Ра, избыточное давление Р и разряжение Рh.

      Под абсолютным давлением подразумевается полное давление, под которым находится жидкость, пар или газ.

       Избыточное давление, показываемое манометром, равно разности между абсолютным давлением, большим, чем атмосферное, и атмосферным давлением Рb, показываемым барометром:

Р = Ра - Рb .

       Разряжение (вакуум) равно разности между атмосферным давлением и абсолютным давлением, меньшим, чем атмосферное: