Измерение физических величин
Принцип построения систем единиц физических величин Гаусса, базирующийся на метрической системе мер с отличающимися друг от друга основными единицами. Диапазон измерения физической величины, возможности и методы ее измерения и их характеристика.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2013 |
| Размер файла | 304,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. Определение физической величины
- 2. Единицы измерения физических величин
- 3. Диапазон измерения физической величины
- 4. Возможности измерения физических величин
- 4.1 Реостатный метод
- 4.2 Тензорезистивный метод
- 4.3 Терморезистивный метод
- 4.3 Магниторезистивный метод
- 4.4 Емкостной метод
- 4.5 Индуктивный метод
1. Определение физической величины
Понятие о физической величине - одно из наиболее общих в физике и метрологии. Согласно ГОСТ 16263-70 "Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения", под физической величиной понимается "свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим В них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта". Так, все тела обладают массой и температурой, но для каждого из них эти параметры различны. ТО же самое можно сказать и о других величинах - электрическом токе, вязкости жидкостей или потоке излучения.
2. Единицы измерения физических величин
Исторически первой системой единиц физических величин была принятая в 1791 г. Национальным собранием Франции метрическая система мер. Она не являлась еще системой единиц в современном понимании, а включала в себя единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса, в основу которых были положены две единицы: метр и килограмм.
В дальнейшем с развитием науки и техники появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом, базирующихся на метрической системе мер, но отличающихся друг от друга основными единицами.
Главнейшими системами единиц физических величин являются: СГС, МКГСС, МТС, абсолютная практическая система электрических единиц, международные электрические единицы, система МКСА.
Наряду с системами единиц физических величин в практику измерений вводились единицы, не входящие ни в одну из систем, - так называемые внесистемные единицы. Число их довольно велико, причем возникновение большинства связано с соображениями удобства при измерениях тех или иных величин.
К числу важнейших внесистемных единиц, имеющих широкое применение, относятся единицы длины - ангстрем, икс-единица, световой год, парсек; площади - ар, гектар; объема - литр; массы - карат; давления - атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба; количества теплоты - калория; электрической энергии - электровольт, киловатт-час; акустических величин - децибел, фон, октава; ионизирующих излучений - рентген, рад, кюри.
В связи с унификацией единиц и принятием единой системы единиц число применяемых внесистемных единиц будет сведено к минимуму, определяемому потребностью в них для практических целей. Отдельные же распространенные внесистемные единицы, являющиеся собственными наименованиями некоторых кратных и дольных единиц СИ, - тонна, гектар и другие - могут сохраниться при практических измерениях.
единица измерение физическая величина
3. Диапазон измерения физической величины
Диапазон измерений - это область значений между нижним и верхним пределами измерений. Нижний и верхний пределы измерений - это min и max значения величины, которые могут быть измерены данным средством измерения с заданной погрешностью.
4. Возможности измерения физических величин
4.1 Реостатный метод
В основе реостатного метода измерения лежит зависимость сопротивления проводника от его размеров и электрических свойств.
где - удельное сопротивление (Омм), l - длина проводника (м), S - площадь поперечного сечения ()
Для реостатного преобразователя входными величинами служат , l,S, а выходной величина R. Известно, что реостатный преобразователь можно использовать для измерения длины, плотности, и удельного сопротивления, а так же и для измерения других величин. Достоинства этого метода: простота, линейность функций преобразования. Недостатки: малый диапазон преобразования, влияние на функцию преобразования, сопротивление приемника энергии.
4.2 Тензорезистивный метод
В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта. Оно заключается в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.
Тензоэффект материала характеризуется коэффициентом относительной тензочувствительности k, определяемый как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника:
,
где - относительное изменение сопротивления проводника;
- относительное изменение длины проводника.
Если материал тензорезистора жидкий, практический не изменяющий своего объема, то коэффициент относительной тензочувствительности k=2.
4.3 Терморезистивный метод
Терморезистивный метод измерение заключается в применении терморезисторов. Терморезистивность материалов для терморезисторов характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Большинство химически чистых материалов обладает положительным ТКС, колеблющимся (в интервале 0-100°С) от 0,35 до 0,68 проц/К. В качестве материалов для терморезисторов применяют медь, вольфрам, никель.
Если требуется измерить сопротивление терморезистора в диапазоне температур от 0 до + 650°С то оно находится по формуле:
где,
- сопротивление при 0°С;
- температура в градусах Цельсия;
Для платиновой проволоки: А=; В =
Для диапазона температур от 0 до - 200°С сопротивление выражается:
где С=
Если требуется измерить сопротивление в диапазоне температур от - 50 до +180°С то сопротивление рассчитывается по формуле:
где =
Если требуется определить зная , нужно воспользоваться формулой:
4.3 Магниторезистивный метод
Данный метод измерения физических величин основывается на преобразовании входной величины в магнитное сопротивление. Для измерения физических величин используют цепь электромагнитного преобразователя с двумя обмотками, основанная на изменении сопротивления воздушного зазора между подвижным и неподвижным сердечниками. Изменение сопротивление воздушного зазора может осуществляться путем уменьшения расстояния между подвижным и неподвижным сердечниками или путем поворота подвижного относительно неподвижного сердечника. Таким образом, будет меняться значение индуктивности и взаимоиндуктивности.
Полное сопротивление обмотки на неподвижном сердечнике находится по формуле:
,
где - сопротивление обмотки постоянному току;
- магнитное сопротивление ферромагнитной части магнитной цепи;
- отражает потери в стали на гистерезис и вихревые токи;
- сопротивление воздушного зазора;
- длинна и площадь этого зазора соответственно;
4.4 Емкостной метод
Емкостной метод измерения физических величин основывается на применении емкостных преобразователей (конденсаторов). Существует несколько способов измерение емкостным методом, но в данном случае рассматривается способ для измерения уровня жидкости. Преобразователь состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов: один конденсатор (C) образован частью электродов с диэлектриком - жидкостью, уровень которой меняется, второй конденсатор - остальной частью электродов и диэлектриком - воздухом. Тогда емкость преобразователь вычисляется по формуле:
где - полная длина цилиндра с жидкостью;
- длина, на которую цилиндр заполнен жидкостью;
- диэлектрическая проницаемость жидкости;
- радиусы внешнего и внутреннего цилиндров.
4.5 Индуктивный метод
На рисунке 3 показан наиболее распространенный индуктивный преобразователь с малым воздушным зазором , длинна которого изменяется под действием силы F. Рабочее перемещение в преобразователях с зазором составляет 0,01 - 10 мм.
Рисунок 3 - Индуктивный преобразователь
Для измерение различных физических величин существуют и другие типы преобразователей, но все они имеют схожие принципы работы (изменение индуктивности с воздействием на подвижный сердечник). Так существуют преобразователи, у которых изменение перемещения составляет 5 - 20 мм, преобразователи для измерения значительных перемещений сердечника (10 - 100 мм), преобразователи для измерения угловых перемещений 180 - 360°С.
Достоинства данного метода: возможность получения большой мощности преобразователя (до 1 - 5 В А).
Электрическое сопротивление рассчитывается по формуле:
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Система государственных эталонов физических величин. Система передачи размеров единиц физических величин. Классификация средств измерения. Сущность давления, приборы и средства для его измерения. Схематическое изображение различных видов манометров.
лекция [525,2 K], добавлен 21.04.2011Семь основных системных величин в системе величин, которая определяется Международной системой единиц СИ и принята в России. Математические операции с приближенными числами. Характеристика и классификация научных экспериментов, средств их проведения.
презентация [226,6 K], добавлен 09.12.2013Технические средства электрических измерений. Классификация электроизмерительных приборов. Приборы непосредственной оценки и приборы сравнения, их принцип действия, преимущества и недостатки. Измерение неэлектрических величин электрическими методами.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.07.2012История единиц измерения во Франции, их происхождение от римской системы. Французская имперская система единиц, распространенное злоупотребление стандартами короля. Правовая основа метрической системы, полученная в революционной Франции (1795-1812).
презентация [1,5 M], добавлен 06.12.2015Виды и причины возникновения погрешностей: погрешность результата измерения; инструментальная и методическая; основная и дополнительная. Первая система единиц физических величин. Изменение погрешности средств измерений во время их эксплуатации.
реферат [20,2 K], добавлен 12.05.2009История развития метрологии. Правовые основы метрологической деятельности в Российской Федерации. Юридическая ответственность за нарушение нормативных требований. Объекты, методы измерений, виды контроля. Международная система единиц физических величин.
шпаргалка [394,4 K], добавлен 13.11.2008Характеристика средства измерения, предназначенного для измерения, имеющего нормированные метрологические характеристики, воспроизводящего и хранящего единицу физической величины, размер которой принимают неизменным в течение известного интервала времени.
контрольная работа [18,5 K], добавлен 20.04.2010Анализ и определение теоретических аспектов физических измерений. История внедрения эталонов международной метрической системы СИ. Механические, геометрические, реологические и поверхностные единицы измерения, области их применения в полиграфии.
реферат [31,5 K], добавлен 27.11.2013Классификация методов поверки. Метод непосредственного сличения, при помощи компаратора (прибора сравнения), прямых и косвенных измерений, независимой поверки. Система передачи размеров единиц физических величин. Эталонная база Республики Беларусь.
реферат [206,6 K], добавлен 05.02.2009Характеристика стандартизации: цели, задачи, принципы и функции. Упорядочение объектов стандартизации. Параметрическая стандартизация. Унификация. Нормативно-правовые основы метрологии. Единицы измерения физических величин. Методы обработки результатов.
презентация [115,0 K], добавлен 09.02.2017
