|
|
ОглавлениеГлава 2. Методы и приборы для измерения давления Глава 3. Методы и приборы для измерения температуры Глава 4. Методы и приборы для измерения расхода Глава 5. Методы и приборы для измерения уровня Глава 6. Методы и приборы измерения геометрических размеров Глава 7. Методы и приборы для измерения вибрации Глава 8. Измерение параметров электромагнитной совместимости Глава 9. Методы и приборы измерения свойств вещества Глава 10. Методы и приборы измерения состава вещества Глава 11. Сопряжение датчиков с системами управления Часть 2. Технологические основы испытаний. Глава 12. Организация испытаний Глава 13. Испытания на воздействия факторов внешней среды Глава 14. Испытания изделий на воздействие внешних механических и гидрогазовых факторов Глава 16. Испытания трубопроводной арматуры Глава 18. Испытания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуЧАСТЬ 1. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ИСПЫТАНИЙГлава 1. Метрологическое обеспечение испытательного оборудованияДля контроля и автоматизации технологических операций на испытательных стендах и установках применяются контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации (КИПиА). Испытательные стенды выполняют ряд технологических процессов для целенаправленного определения механических, физико-химических и других характеристик оборудования. Каждый технологический процесс характеризуется определенными технологическими параметрами, которые могут изменяться во времени. Такими параметрами являются химический состав, температура, давление, уровень, вибрация, нагрузка, деформация испытательных образцов, расход материальных и энергетических потоков. Совокупность технологических параметров, полностью характеризующих данный технологический процесс, называется технологическим режимом. 1.1. Методы измеренияЗадача измерения (цель) заключается в определении значения измеряемой физической величины с требуемой точностью в заданных условиях. Метод измерения — это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения. Метод измерения должен по возможности иметь минимальную погрешность и способствовать исключению систематических погрешностей или переводу их в разряд случайных. По физическому принципу все методы измерений делятся на электрические, магнитные, акустические, оптические, механические и т. д. По режиму взаимодействия средства и объекта измерений все методы подразделяются на статические и динамические. По виду измерительных сигналов методы измерений делятся на аналоговые и цифровые. По способу взаимодействия средства измерения и объекта измерения методы измерения разделяют на контактные (чувствительный элемент средства измерений приводится в контакт с объектом измерения) и бесконтактные (чувствительный элемент средства измерения не приводится в контакт с объектом измерения). Наиболее разработанной является классификация методов по совокупности приемов использования принципов и средств измерений. По этой классификации различают метод непосредственной оценки и методы сравнения (рис. 1.1). Рис. 1.1. Классификация методов измерений [16] Сущность метода непосредственной оценки состоит в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию одного или нескольких средств измерения, которые заранее градуированы в единицах измеряемой величины или единицах других величин, от которых она зависит. Это наиболее распространенный метод измерения. Его реализуют большинство средств измерения прямого действия. Другую группу образуют методы сравнения: дифференциальный, нулевой, совпадений, замещения. К ним относятся все те методы, при которых измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Следовательно, отличительной особенностью этих методов сравнения является непосредственное участие мер в процессе измерения. При дифференциальном методе измеряемая величина X сравнивается непосредственно или косвенно с величиной Xм, воспроизводимой мерой. О значении величины X судят по измеряемой приборам разности ∆Х = X — Xм и по известной величине Xм, воспроизводимой мерой. Следовательно, X = Xм + ∆X. При дифференциальном методе производится неполное уравновешивание измеряемой величины. Данному методу свойственна часть признаков метода непосредственной оценки, и он может дать весьма точный результат измерения, если только измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, мало отличаются друг от друга. Дифференциальный метод позволяет существенно повысить точность измерений. Например, если ∆X = 0,01X и относительная погрешность измерения ∆X составляет 1%, то относительная погрешность результата измерений X равна 0,01% (если не учитывать погрешность меры). Нулевой метод — разновидность дифференциального метода. Его отличие — в том, что результирующий эффект сравнения двух величин доводится до нуля. Это контролируется нуль-индикатором. В данном случае значение измеряемой величины равно значению, которое воспроизводит мера. Высокая чувствительность нуль-индикаторов, а также выполнение измерения с высокой точностью позволяют получить малую погрешность измерения. Метод замещения заключается в поочередном измерении прибором искомой величины и выходного сигнала меры, однородного с измеряемой величиной. По результатам этих измерений вычисляется искомая величина. Поскольку оба измерения производятся одним и тем же прибором в одинаковых внешних условиях, а искомая величина определяется по отношению показаний прибора, систематическая погрешность результата измерений в значительной мере уменьшена. Так как погрешность прибора неодинакова в различных точках шкалы, наибольшая точность измерения получается при одинаковых показаниях прибора. В то же время при методе замещения результат измерения отягощают две случайные погрешности измерительного прибора, так как производятся два измерения (измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой). Поэтому, если средство измерения имеет большую случайную погрешность, оно непригодно для использования, например, в качестве компаратора в аналитических измерениях. Метод совпадения — разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Метод широко используется в практике неэлектрических измерений. Если метод измерений предусматривает разработку основных приемов применения средства измерения, то методика выполнения измерений (МВИ) — это, по сути, технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации выбранного метода измерений. Методика измерений — это установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. Обычно методика измерений регламентируется нормативно-техническим документом (НТД). Методика измерений предопределяет требования к выбору средств измерения, порядок выполнения операций, необходимость соблюдения установленных условий измерений, числа измерений, способов обработки их результатов. Унификация методик имеет большое значение для обеспечении единства измерений. 1.2. Метрологические характеристики средства измеренияМетрологические характеристики — это характеристики свойств средства измерения, которые оказывают влияние на результат измерений и его погрешности и предназначены для оценки технического уровня и качества средства измерения, а также определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений. Номенклатура метрологических характеристик средств измерения представлена на рис. 1.2. Средство измерения — техническое средство, предназначенное для измерения и позволяющее решать измерительную задачу путем сравнения измеряемой величины с единицей физической величины (ФВ). Истинные значения физических величин — значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта, как в количественном,так и в качественном отношении и являющиеся абсолютной истиной. Действительным значением физических величин называются значения, найденные экспериментально и настолько приближающиеся к истинным, что для данной цели они могут быть использованы вместо них. Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Рис. 1.2. Номенклатура метрологических характеристик средств измерений [16] Результаты измерений представляют собой приближенные оценки истинных значений величин, найденных опытным путем. Результаты измерений зависят от метода измерения, от технических средств измерения и от восприятия наблюдателя, осуществляющего измерения. Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величин находят на основании зависимости между этими величинами и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Измерительный прибор — средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (ГОСТ 16263-70). Измерительная информационная система — совокупность средств измерения (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и пр.) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для получения измерительной информации, доступной для наблюдения, обработки и управления объектами. Условия измерений — совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и средств измерения. Влияющая величина — физическая величина, не измеряемая данным средством измерения, но оказывающая влияние на его результаты. Примеры влияющих величин: –климатического происхождения — температура окружающей среды, относительная влажность воздуха, атмосферное давление; –электрического и магнитного происхождения — колебания силы электрического тока, напряжения в электрической сети, частоты переменного электрического тока, постоянные и переменные магнитные поля и т. д.; –внешних нагрузок — вибрации, ударные нагрузки, внешние касания деталей прибора; –ионизирующие излучения, газовый состав атмосферы и т. д. Нормальные условия измерений — это условия, при которых влияющие величины имеют нормальные или находящиеся в пределах нормальной области значения. Нормальная область значений влияющей величины — это область значений, в пределах которой изменением результата измерений под воздействием влияющей величины можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности. Нормальные условия измерений задаются в нормативной документации на средство измерения. При нормальных условиях определяется основная погрешность данного средства измерения. Номинальные значения наиболее распространенных нормальных влияющих величин приведены в табл. 1.1 в соответствии с ГОСТ 8.395-80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования». Таблица 1.1 Номинальные значения наиболее распространенных нормальных влияющих величин (по ГОСТ 8.395-80)
Кроме величин, указанных в табл. 1.1, допускается нормировать номинальные значения других влияющих величин. Допускается устанавливать также интегральные характеристики (например, параметры вибрации, показатели преломления нормального воздуха или его плотность). Номинальные значения магнитной индукции (напряженности магнитного поля) и напряженности электростатического поля должны соответствовать характеристикам поля Земли в данном географическом районе (кроме районов магнитных аномалий). Рабочими называются условия измерений, при которых влияющие величины находятся в пределах своих рабочих областей. Рабочая область значений влияющей величины — область, в пределах которой нормируется дополнительная погрешность или изменение показаний средства измерения. Предельные условия измерений — условия, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерения может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик. Внимание! Авторские права на книгу "Испытания нефтегазового оборудования и их метрологическое обеспечение. Учебное пособие" (Под ред. Владимирова А.И., Кершенбаума В.Я.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||||||||
