Основные понятия о единицах измерения, способах и средствах измерений

Основные понятия о единицах измерения, способах и средствах измерений

Величины, характеризующие отдельные стадии технологического процесса, называются параметрами. Так, процесс расщепления жиров в автоклавах характеризуется двумя параметрами- температурой и давлением. Измеряя параметры, можно судить, в каком направлении протекает процесс. Параметры определяются и контролируются технологическими измерениями, сущность которых состоит в том, что измеряемую величину сравнивают с однородной, принятой за единицу. Единицы измерения делятся на основные, производные, когерентные, кратные и дольные. Основные единицы устанавливаются произвольно, независимо от других единиц. Главное условие выбора основных единиц - возможность точного их воспроизведения. К числу основных единиц относятся метр, килограмм и т. п.

Производные единицы - единицы производных физических величин, образуемые по определяющим эти единицы уравнениям из других единиц данной системы. Например, 1 м2/с - единица кинематической вязкости в системе СИ. Когерентные единицы - производные единицы, связанные с другими единицами системы уравнениями, в которых числовой коэффициент принят равным единице. Например, единица скорости 1 м/с. Кратные и дольные единицы образуются путем умножения или деления основной или производной единицы на определенную степень числа 10. Наименование кратных и дольных единиц получается добавлением специальных приставок к названию основной единицы. Например, «кило» - для единицы в 103 больше исходной, «гекто» - для единицы в 102 больше исходной, «санти» - в 10 раз меньше исходной и т. п.

Совокупность единиц измерения, охватывающих определенную область величин, называется системой единиц. Развитие науки и техники привело к появлению ряда систем единиц: СГС, МКС, МТС, МКГСС и др. Использование различных систем единиц затрудняет измерения и выполнение технических расчетов. Для унификации в области измерений разработана когерентная Международная система единиц (СИ), основными 12 единицами которой являются метр (м) -единица длины, килограмм (кг)-единица массы, секунда (с)-единица времени, ампер (А) -единица силы электрического тока, кельвин (К) - единица температуры, кандела (кд)-единица силы света и моль (моль) -единица количества вещества.

Сравнение измеряемых величин с единицами измерения производится различными способами: прямыми, косвенными и совокупными. Прямыми измерениями называются такие, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных весах, длины с помощью линейки). Прямые измерения могут осуществляться различными методами: непосредственной оценки, дифференциальным, нулевым компенсационным. Первый заключается в определении величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (например, измерение давления пружинным манометром, массы на циферблатных весах). Такой метод отличается простотой и быстротой, поэтому широко используется в приборах промышленного контроля. Недостатком метода является невысокая точность измерения.

Дифференциальный метод состоит в том, что на измеряемый прибор воздействует разность измеряемой величины и известной (образцовой), после чего искомая величина находится путем алгебраического сложения. Этот метод обеспечивает более высокую точность измерения и применяется в приборах автоматического анализа состава и свойств веществ.

Нулевой компенсационный метод основан на уравновешивании искомой контролируемой величины известной. При этом результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Этот метод используется в приборах контроля технологических параметров сахарного, масло-жирового, хлебопекарного и других производств пищевой промышленности. Косвенными измерениями называются такие, при которых значение измеряемой величины определяют по результатам прямых измерений одной или нескольких величин, связанных с искомой величиной определенной зависимостью - формулой (например, измерение температуры при помощи измерения сопротивления металлического термометра, определение плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам). Косвенные измерения достаточно точны и широко применяются при контроле производственных процессов.

Совокупными измерениями называются такие, при которых числовые значения измеряемой величины определяются путем решения ряда уравнений, получаемых в результате прямых измерений одной или нескольких однородных величин (например, определение температурного коэффициента линейного Расширения по результатам измерения длины при различных температурах). Совокупные измерения применяются в лабораторной и исследовательской практике.

Средства измерения физических величин состоят из мер и измерительных приборов.

Мерой называется физическое тело, вещество или устройство, предназначенное для конкретного воспроизведения единицы измерений, либо ее кратного или дольного значения (например, гири, измерительные колбы, калибры, измерительные линейки, образцовые сопротивления). В качестве мер могут быть использованы некоторые вещества, обладающие характерными физическими свойствами (например, постоянством температуры плавления, кипения). Однако с помощью мер можно измерять лишь незначительное число величин. Большинство же измерений выполняют измерительными приборами.

Прибором называется средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Любой прибор при централизованном контроле состоит из первичного преобразователя, канала связи и вторичного прибора.

Первичный преобразователь - первый в измерительной цепи - преобразует измерительную величину в выходной сигнал, удобный для передачи по каналу связи. Неотъемлемой частью преобразователя является чувствительный элемент, непосредственно воспринимающий контролируемый параметр и преобразующий его в первичный сигнал (например, чувствительным элементом манометрического термометра является упругая трубчатая пружина, заполненная газом. Давление этого газа, изменяющееся при изменении температуры, преобразуется упругим элементом в перемещение - естественный выходной сигнал). Величина, которую первичный преобразователь воспринимает и контролирует, называется входной, или входным сигналом (например, давление, подводимое к манометру и измеряемое им); величина, измеренная на выходе первичного преобразователя, называется выходной, или выходным сигналом (например, показание манометра, отсчитываемое по шкале). Прибор может иметь один или несколько измерительных преобразователей (ИП). Прибор с унифицированным выходным сигналом состоит из первичного ИП и вторичного ИП, преобразующего естественную выходную величину (перемещение, напряжение) первичного ИП в унифицированный сигнал. Обычно на выходе первичного ИП мощность выходного сигнала недостаточна для преобразования его в унифицированный сигнал, поэтому вторичный ИП комплектуется усилительными элементами.

Канал связи, представляющий собой комплекс технических средств, предназначен для передачи сигнала от первичного преобразователя ко вторичному прибору и выполняется в виде трубки для передачи пневматического и гидравлического сигналов или провода для передачи электрического сигнала. Каналы связи оказывают существенное влияние на качество работы приборов: большая длина пневматических трубок увеличивает запаздывание показаний прибора; сопротивление проводов, соединяющих термометр сопротивления с прибором, влияет на результат измерения, занижая его.

Вторичный прибор-устройство, воспринимающее сигнал от первичного преобразователя и преобразующее его в форму, удобную для установления результата измерения (показания стрелки на шкале, записи на диаграмме).

Литература:

По материалам сайта www.comodity.ru

⇐ Предыдущая 1 2 34