Цель работы – изучение устройства и работы жидкостно-стеклянных термометров, манометрических термометров, термоэлектрических пирометров, электрических термометров сопротивления.

Для каждой из названных групп приборов необходимо выяснить следующее:

- область измеряемых значений температур;

- устройство, и принцип действия;

- правила установки и эксплуатации.

При выполнении работы необходимо осмотреть приборы для измерения температуры, применяемые на стендах в лаборатории и представленные в виде макетов на планшете.

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ И ПРИБОРАХ

 

Измерением называется экспериментальное определение соотношения между измеряемой физической величиной и величиной, принятой за единицу измерения. Основное уравнение измерения

 

A = q · v,

 

где A – измеряемая величина; v – единица измерения; q – числовое значение измеряемой величины в принятых единицах измерения.

Тела или устройства, являющиеся вещественным воспроизведением единиц измерения (или их долей), называются мерами.

Различают два основных вида измерений.

Прямые измерения, при которых значение искомой величины получается непосредственно из опытных данных либо путем сравнения ее с мерами, либо посредством измерительных приборов, градуированных в единицах измерения данной физической величины. Например, масса измеряется при помощи гирь на рычажных весах, длина – линейкой и т.д.

Косвенные измерения, при которых результат измерения получается на основании математической обработки прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой величиной известным уравнением. Например, определение скорости газа по перепаду давления в пневмометрических трубках и температуре.

Измерительными приборами называются устройства, служащие для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

Рассматривая принципиальную схему любого измерительного прибора, можно выделить три основных звена: чувствительный элемент, передаточно-множительный механизм или устройство и регистрирующая часть.

Чувствительным называется элемент, на который воздействует измеряемая величина. Если чувствительный элемент преобразует измеряемую физическую величину в параметры другой физической величины, то его называют датчиком (например, пьезоэлектрический датчик давления). В других случаях он называется приемником (например, приемник полного давления, статического давления и т.д.). Наибольшее распространение получили электрические датчики, преобразующие действие измеряемых величин в изменение параметров электрического тока или электрической цепи. Приборы с электрическими датчиками обладают следующими преимуществами: малогабаритны; малоинерционны; дистанционны.

Передаточно-множительный механизм передает физические величины по измерительной цепи от чувствительных элементов в регистрирующую часть. В зависимости от особенностей регистрирующей части прибора физические величины могут передаваться без изменения или с изменением их численных значений. Примером передаточно-множительных механизмов могут служить зубчатые передачи, кулачковые и рычажные механизмы, электрические усилители.

Регистрирующая часть прибора обычно снабжена шкалой или автоматическим записывающим устройством. На шкалах имеются отметки (штрихи), каждая из которых условно изображает численное значение измеряемой величины. Участок шкалы между двумя соседними отметками называется делением шкалы, а приращение измеряемой величины, соответствующее одному делению, – ценой деления.

Качество работы измерительного прибора оценивается в основном чувствительностью и точностью измерения.

Чувствительностью прибора называют предел отношения линейного или углового перемещения указателя (в мм или градусах)

Δl к приращению измеряемой величины ΔA при стремлении последней к нулю:

S = .

 

Чем меньше цена деления, тем выше чувствительность прибора.

Показания измерительного прибора всегда отличаются от истинного значения измеряемой величины на некоторую величину, называемую погрешностью измерения. Различают абсолютные и относительные погрешности измерения.

Абсолютной погрешностью называется разность между показанием прибора A_пр и действительным значением измеряемой величины A:

= A_пр - A.

 

Относительная погрешность выражается в долях или процентах действительного значения измеряемой величины:

 

= или .

 

Приведенная относительная погрешность равна абсолютной погрешности, выраженной в долях или процентах верхнего предела измерений прибора:

или .

 

Точность прибора оценивается наибольшей величиной абсолютной погрешности. Для удобства ее вычисления приборы классифицируются по точности. Каждому прибору присваивается класс точности, численно равный величине наибольшей приведенной относительной погрешности прибора, выраженной в процентах. Зная класс точности прибора и верхний предел измерения, можно легко вычислить абсолютную погрешность для каждого конкретного измерения.

Измерительные приборы с точки зрения точности измерения делятся на две категории:

1) образцовые, предназначенные для воспроизведения и хранения единиц измерений (эталоны) и для проверки и градуировки других измерительных приборов. Класс точности этих приборов не выше 0,5;

2) рабочие, предназначенные для практических измерений.

Различают две подгруппы рабочих приборов:

а) лабораторные, в которых предусматривается внесение поправок к показаниям в процессе измерения; класс точности – не выше 0,5;

б) технические, поправки к показаниям которых не вносятся; класс точности – от 1 до 3.

 

2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Температурой называют величину, характеризующую степень нагретости вещества (уровень его теплового состояния). В системе СИ единицей температуры является Кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (⁰С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид:

 

T = t + 273,15.