АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

Инженерлік кибернетика кафедрасы

  

 

 

 

ӨЛШЕУЛЕРДІҢ ТЕХНИКАЛЫҚ ҚҰРАЛДАРЫ 

5В0702 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

 

 

Алматы 2010

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Хан С.Г., Ибраева Л.К. Өлшеулердің техникалық құралдары. 5В0702 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар  - Алматы: АЭжБИ, 2010. –  32 б.

 

Әдістемелік нұсқаулар төрт зертханалық жұмыстардың бейнелеуінен  тұрады және виртуалды жұмыстар имитациялық модельдеуді қолдана отыра компьютерде орындалады.

Әдістемелік нұсқаулар «Өлшеулердің техникалық құралдары» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындағанда қолданылады.

 

 

1 зертханалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының

құрылымы мен қателіктерін зерттеу

 

1.1 Жұмыс мақсаты: температураны өлшеу каналының әртүрлі сұлбаларын құрастыруды және өлшеу каналдың (ӨК) қосынды қателігін бағалауды үйрену.

 

1.2 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- берілген тапсырма бойынша виртуалды зертханалық жұмыстың экранында температураны өлшеу каналының сұлбасын құрастыру;

- осы өлшеу каналының көмегімен берілген кірістегі шаманы өлшеудің имитациялық тәжірибелерін өткізу:

- имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеуін орындау;

- температураны өлшеу каналының қосынды қателігін бағалау.

        

1.3 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

1.3.1 Оқытушыдан зертханалық жұмысты орындаудың нұсқасын алып, жүйеде тіркелу:

-         Lab1.exe файлын жұмысқа қосыңыз;

-         пайда болған тіркеу терезесінде (1.1 суретті қараңыз) өзіңіздің аты- жөніңізді енгізіңіз;

-         зертханалық жұмыстың берілген нұсқасын енгізіңіз;

-         «Далее» батырмасын басыңыз.

 

 

     1.1 Сурет -  Студенттің тіркелу терезесі

 

1.3.2 Пайда болған зертханалық стендтің терезесінде тапсырманы ұқыпты оқыңыз (1.2 суретті қараңыз).

         Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналдың сұлбасын жинаңыз, ол үшін:

-   бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

-         ұсынылған аспаптар тізімінен бірінші ретті түрлендіргіштің түрін – термопараны немесе термокедергіні таңдаңыз; таңдау кезінде 1.4 бөлімде келтірілген кепілдемелерді қолданыңыз;

 

 

1.2     Сурет – Бірінші ретті түрлендіргішті таңдау терезесі

 

-   осы бірінші ретті түрлендіргіштің белгілі маркасын таңдау үшін бірінші ретті түрлендіргіштің таңдалынған типінің қасындағы «+» басыңыз. Датчик маркасын таңдағанда «Первичный преобразователь» бетінде автоматты түрде пайда болатын осы аспаптың техникалық сипатамаларын нұсқау етіп қолданыңыз;

-   датчик маркасын таңдаған соң ол автоматты түрде зертханалық стендінің сұлбасына орнатылады (терезенің сол жағында);

-   екінші ретті аспапты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетін ашыңыз (1.3 суретті қараңыз);

-   ұсынылған аспаптар тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрлер, көпірлер және логометрлер) 1.4 бөлімнің кепілдемелерін қолданып екінші ретті аспаптың типін таңдаңыз;

-   осы екінші ретті түрлендіргіштің белгілі маркасын таңдау үшін екінші ретті түрлендіргіштің таңдалынған типінің қасындағы «+» басыңыз. Аспап маркасын таңдағанда аспаптың беттік панелінде келтірілген осы аспаптың техникалық сипатамаларын (өлшеу диапазоны, дәлдік класы, шкаласын бөліктендіру) нұсқау етіп қолданыңыз.

 

 

1.3       Сурет – Екінші ретті аспапты таңдау терезесі

 

-   екінші ретті аспаптың маркасын таңдап, зертханалық стендтің өлшеу каналының сұлбасына осы аспапты орнату үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

-    өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды. Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл көк лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде сұлба дұрыс жиналғанша 1.3.2 әрекеттерді қайталау керек;

1.3.3 Өлшеу каналдың сұлбасы дұрыс жиналғаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауды бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек.

1.3.4   Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

1.3.5  Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

1.3.6 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз.

 «Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде кездейсоқ алынған өлшенетін шаманың 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (1.4 суретті қараңыз).

 

 

1.4 Сурет – Имитациялық тәжірибе терезесі

 

1.3.7 Имитациялық тәжірибенің нәтижелерін статистикалық өңдеу:

- 1.5 бөлімде келтірілген әдістеме бойынша EXСEL кестелік процессорын қолданып, алынған сұрыптау бойынша бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын есептеңіз;

- бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын кұрыңыз.

1.3.8 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіп, «Проверка» батырмасын басыңыз. Енгізілген мәндер қасында светодиодтар жанады. Егер де олар жанбаса, оқытушы сәйкес терезеге парольді енгізіп, «Показать» батырмасын басады: компьютер есептеген параметрлер мәндері экранда пайда болады.

Математикалық күтімнің, дисперсияның және  ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз.

1.3.9 Өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын экрандағы диаграммамен салыстырыңыз.

1.3.10 «Завершение работы» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

 

         1.4  Температураны өлшеу каналының құрылымын таңдау және негіздеу

Бұл бөлімде қоршаған ортаның келесідей параметрлерін: температура, қысым, ылғалдық, шаңдалу, электр қасиеттері есепке ала отырып өлшеу құрылғыларын таңдауы негізделеді.

Өлшеу құрылғыларын таңдағанда олардың дәлдігін, өлшеу диапазонын және жұмысқа қолдану шарттарын есепке алу керек.

Бірінші ретті түрлендіргішті таңдағанда келесіні есепке алу керек: 200С дейінгі температураларды өлшегенде өлшеудің жоғарғы дәлдік көз қарасы жағынан бастапқы түрлендіргіш ретінде кедергі термометрлерді, ал  200Сжоғары температураларды өлшегенде термоэлектр түрлендіргіштерді таңдаған жөн.

Екінші ретті түрлендіргіштер және аспаптар ретінде термоэлектр түрлендіргіштермен бірге нормалау түрлендіргіштер, милливольтметрлер және автоматты потенциометрлер, ал кедергі термометрлермен бірге – нормалау  түрлендіргіштер, автоматты көпірлер және логометрлер қолданылады.

Өлшенетін температураның берілген номиналды мәні бойынша бастапқы және нормалайтын түрлендіргіштердің өлшеу диапазоны мен екінші аспаптың шкаласын таңдайды: өлшеудің жоғарғы дәлдігін қамтамасыздандыру үшін екінші ретті аспапты нөлсіз шкаламен, ал нормалау түрлендіргішті – нөлсіз түрлендіру диапазонымен таңдау дұрыс болатынын есепке алу керек. Сонымен бірге, өлшенетін температура өлшеу диапазонның (шкаланың) екінші бөлігіне, өлшеудің немесе түрлендіру диапазонының жоғары шегіне жақындап түсуі керек.

Мүмкіндік болса, бір типті аспаптарды қолдану керек, сонда оларды қолдану және басқару щиттарында құрастыру және олармен жұмыс жасау жеңілдеу болады.

 

 

1.5    Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің әдістемесі

Әдетте ақпараттық-өлшеу жүйелері бірнеше өлшеу каналдардан (ӨК) тұрады.  Олардың өзі бірнеше тізбектеліп қосылған өлшеу құралдарынан (ӨҚ): датчиктер, нормалау түрлендіргіштер, екінші ретті аспаптар, ЕЭМ-мен объекттің байланысу құрылғысымен, т.с. тұрады.

Кезкелген өлшеу каналын келесідей құрылымдық сұлба ретінде көрсетуге болады

 

                      1                            2                                       n 

ӨҚn

 

ӨҚ1

ӨҚ2

   Х                                                                                                                       Хөлш         

                                                                       …                                                      ,

 

                                                 

мұндағы  ӨҚ1,  ӨҚ2 – өлшеу канал құрамындағы өлшеу құралдары;

1 , 2   -  олардың  шығысына келтірілген ӨҚ-ың қателіктері.

 

Өлшеу каналының (ӨК) қателігін анықтау ӨК құрамындағы барлық өлшеу құралдардың қателіктерінің қосынды әсерін есептеуден тұрады.

Қателіктерді қосындылау үшін оларды өздерінің шекті мәндерімен емес, орта квадраттар ауытқуларымен (ОКА) көрсету керек, сол кезде құрастырушы қателіктерінің кез келген санын қосындылауға мүмкіндік болады. Осы есептерді шешу үшін жалғыз бақылау негізінде дәлдік класы бойынша анықталатын ОКА мен қателік арасындағы қатынасты орнату керек. 

 

1.5.1 Өлшеу құралдардың қателіктері мен оларды нормалау

ӨҚ қателіктерін классификациялау негізінде өлшеулердің қателіктерін классификациялаудағы белгілер қолданылады [1].

Өлшеулер қателіктерінің құралдық құрамдастырушысының бағасын есептеу үшін өлшеу құралдың метрологиялық сипаттамаларын білу керек. Егер де бұл сипаттамалар өлшеу құралдың нормативті-техникалық құжаттарында келтірілген болса, оларды нормаланған метрологиялық сипаттамалар деп атайды. Әдетте өлшеу құралының нормаланған метрологиялық сипаттамалары негізгі және қосымша рұқсат етілген қателіктер шектері және олармен байланысты дәлдік класы түсініктемесі ретінде нормаланады.

Негізгі және қосымша рұқсат етілген қателіктер шектерімен және де мәндері өлшеулер түрлерінің стандарттарында орнатылатын дәлдікке әсер ететін басқада қасиеттерімен анықталатын өлшеу құралының жалпы метрологиялық сипаттамасы дәлдік класы деп аталады. Олар, мысалы, вариациялар, көрсетулерді орнату уақыттары, т.с.

Технологиялық өлшеулерде дәлдік класын келтірілген қателіктер арқылы көрсету түрі көп тараған

                                                             

                                 ,                                                               (1.1)

                                                                        

мұндағы  - % көрсетілген келтірілген қателік;

  - өлшенетін шама бірліктерімен көрсетілген абсолютты қателік;

  X - өлшенетін шаманың нормалайтын мәні.

Бұл кезде нормативті-техникалық құжаттарында өлшеу құралының дәлдік класы пайызбен көрсетілген келтірілген қателікке тең болатын санмен белгілінеді.

Көпсанды бақылаулардағы өлшеу нәтижелерін және олардың қателіктерін бағалау үшін ықтималдық теориясының математикалық аппараты қолданылатыны белгілі.

Бөлек өлшеу құралдарының i  қателіктері кездейсоқ шамалар болады. Сондықтан өлшеу каналының қосынды қателігін құрастырушы i  қателіктерінің арифметикалық қосындысы ретінде есептеуге  болмайды, себебі бұл жағдайда қосынды қателіктің мәні аса көтерілген болады. Сонымен бірге, қателіктерді қосындылағанда бөлек қателіктер арасындағы корреляциялық байланыстың бар болатынын есепке алу керек. Осы жағдайларға байланысты   өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралының қателігі өзінің орта квадраттар ауытқулары арқылы көрсетілуі керек. Сонымен, i – ші өлшеу кұралының  ОКА-ы (бұл жұмыста i=2) келесі өрнекпен есептеледі

 

                                  ,                                                                  (1.2)

                                         

мұндағы  k – квантильді көбейткіш; оның шамасы өлшеу құралының негізгі қателігінің таңдалынған таратылу заңымен және сенімділік ықтималдық мәнімен анықталады.

Сонымен бірге қателіктердің аддитивті және мультипликативті құрамдастырушыларын қосуға ыңғайлы болу үшін ОКА-ды абсолютты түрде емес, қатынасты түрде көрсету керек. Сонда i – ші өлшеу кұралының  қатынасты қателігінің ОКА-ы келесідей есептеледі

 

                                  ,                                                         (1.3)

 

мұндағы - өлшенетін шама.

 

Қателіктер қосындысының ОКА-ы ықтималдық теориясынан белгілі өрнекпен анықталады

 

                ,                                        (1.4)

 

мұндағы         - корреляция коэффициенті.

Өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралдардың қателіктері корреляцияланбаған болса,  = 0  және (1.4) формуласы келесі түрде жазылады

                     .                                                         (1.5)

 Егер де өлшеу құралдардың қателіктері қатаң корреляцияланған болса, мысалы, кейбір әсер ететін параметрден бірдей тәуелді болса,  = 1, сонда  (1.4) келесі түрде жазылады

 

            .                         (1.6)

                                      

Сонымен, қатаң корреляцияланған қателіктер геометриялық емес, алгебралық қосылады. Егер де корреляция коэффициентінің теріс таңбасы болса, қателіктер қосылмайды, алынады.

                                                          

1.5.2 Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің практикалық ережелері

1.5.2.1  Есептеудің бастапқы мәліметтері ретінде өлшеу құралдарының қателіктерінің сипаттамалары алынады:- өлшеу каналының құрамындағы әр өлшеу құралының абсолютты қателігі. 

1.5.2.2  Өлшеу құралдарының өлшеу қателіктерінің ОКА-ң мәндері әуелі (1.2) абсолютты, содан кейін (1.3) қатынасты шамалармен көрсетілуі керек.

1.5.2.3 Корреляциялану дәрежесі бойынша қателіктер екі түрге бөлінеді

- қатаң корреляцияланған       = 0,7   -    1,0;

- әлсіз корреляцияланған      0,7.

1.5.2.4 Қатаң корреляцияланған қателіктер (1.6) формуласымен, басқалары (1.5) формуласымен қосылады.

1.5.2.5  Қатаң корреляцияланған қателіктер тобын басқалармен (1.6) формуласымен қосады.

1.5.2.6  Өлшеу каналының қосынды қатынасты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімділік интервалы келесі формуламен есептеледі

                                                      

                          ,                                                                      (1.7)      

 

мұндағы     k   - квантильді көбейткіш;

- (1.4) формуласымен есептелетін өлшеу каналдың қатынасты қосынды қателігінің ОКА-ы.

1.5.2.7 Өлшеу каналының (ӨК) қосынды абсолютты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімділік интервалы келесі формуламен есептеледі

                            .                                                            (1.8)

 

1.5.2.8     Өлшеу нәтижелерін келесі түрде көрсету керек.

                Х= Х_-өлш ;   Р,                                                             (1.9)

мұндағы    Хөлш – өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілетін өлшеу нәтижесі;                                                         

   -  өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілетін ӨК-ың абсолютты қателігі;

Р – сенімді ықтималдық.

Энергетиканың технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерінде өлшеулердің дәлдігін бағалағанда нәтижелерді көрсетудің осы түрі негізгі болып таңдалынған.

Өлшеу нәтижелерін бейнелегенде келесідей өлшеу нәтижелерін дөңгелектендіру ережелерін қолдану керек:

а) өлшеу нәтижесін дөңгелектедіру  қателік мәнін дөңгелектендіруден басталады;

б) егер де  қателік мәнінде бірінші маңызды цифры 1 немесе 2 тең болса, оның мәнінде екі маңызды цифрды қалдырады; егер де  қателік мәнінде бірінші маңызды цифры 3 тең немесе одан үлкен болса, оның мәнінде бір маңызды цифрды қалдырады; қалған цифрлар жойылады,  мәні арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі;

в) дөңгелектенген  қателігінің мәніндегі төменгі разрядына дейін Х  өлшеу нәтижесіде  арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі; 

г) алдынғы есептеулерді артық бір-екі цифрмен орындауға болады, дөңгелектендіру тек қана соңғы нәтижесінде жасалады.

 

1.6 Есеп берудің құрамы

Есеп беру келесілерден тұрады:

-         тапсырма;

-         температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

-         таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

-         өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптауы;

-         өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын және ортаквадраттар ауытқуын есептеулері;

-         өлшеу құралының систематикалық және кездейсоқ қателіктерінің бағалары;

-         өлшенетін шаманың таратылу диаграммасының графигі және кездейсоқ қателігінің алынған таратылу заңы туралы пікір;

-         температураны өлшеу каналының қосынды қателігінің теориялық мәндерін 1.5 бөлімдегі нұсқаулар бойынша есептеулер;

-         (1.9) формуласымен өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибе мен теориялық есептеудің) көрсету;

-         жұмыс бойынша қорытынды.

 

1.7 Бақылау сұрақтары

1.7.1  Термопарамен бірге жұмыс істейтін екінші ретті аспаптар.

1.7.2 Термокедергімен бірге жұмыс істейтін екінші ретті аспаптар.

 1.7.3 «Абсолютты қателік» және «Өлшеу құралының келтірілген қателігі» анықтамалары мен формулаларын келтіріңіз.

1.7.4 «Кездейсоқ қателік» және «Систематикалық қателік» анықтамалары мен формулаларын келтіріңіз.

1.7.5 Кедейсоқ қателіктің нормалды және бірқалыпты таратылу заңдары үшін квантильды көбейткіш неге тең?

1.7.6 Өлшеу каналының қосынды қателігін қалай есептеуге болады?

 

 

2 зертханалық жұмыс.  Термоэлектр түрлендіргіштердің ұзартқыш сымдарының типтерін оқу

 

2.1 Жұмыс мақсаты: термоэлектр түрлендіргіштер мен температураны компенсациялау (ТК) құралдарының ұзартқыш сымдарының әртүрлі типтерімен өлшеу каналдарының (ӨК) сұлбаларын құрастыруды үйрену, олардың  ӨК құрылымдағы температураны өлшеу нәтижесіне әсерлерін зерттеу.

 

2.2 Зертханалық жұмысқа тапсырма

-   алынған тапсырма бойынша виртуалды зертханалық жұмыстың экранында температураны өлшеу каналының сұлбасын құрыңыз;

-   канал құрамына әртүрлі типті ұзартқыш сымдарды және ТК құрылғысын қосып осы канал көмегімен берілген кіріс шаманы өлшеуге алты имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

-   имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз;

-   әр тәжірибеде температураны өлшеу каналының қателігін бағалаңыз.

        

2.3 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

2.3.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз (1.1 суретті қараңыз):

-         Lab2.exe файлды жұмысқа қосыңыз ;

-         өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

-         зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

 2.3.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде ұқыпты тапсырманы оқыңыз.

Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналын жинауға келесілерді орындаңыз:

- бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

- бастапқы тапсырмаға сәйкес аспаптардың ұсынылған тізімінен бірінші ретті түрлендіргіш типін – термопараны немесе термокедергіні таңдаңыз;

- датчик маркасын таңдағанда ол автоматты түрде зертханалық стенд сұлбасына орнатылады (терезенің сол жағында);

 

2.1 Сурет – Виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

 

-  екінші ретті аспаты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетті ашыңыз; бастапқы тапсырмаға сәйкес екінші ретті аспаптардың ұсынылған тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрллер, көпірлер және логометрлер) екінші ретті аспаптың типін таңдаңыз;

- екінші ретті аспаптың маркасын таңдағаннан кейін, осы аспап зертханалық стендтің өлшеу канал сұлбасына орнатылуы үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

- өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды (2.1 суретті қараңыз).

Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл көк лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде сұлба дұрыс жиналғанша 2.3.2 әрекеттерді қайталау керек;

2.3.3 Өлшеу каналының сұлбасы дұрыс жиналғаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауды бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек.

2.3.4   Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

2.3. Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

2.3.6 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз.

 «Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде кездейсоқ алынған өлшенетін шаманың 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (2.2 суретті қараңыз).

 

 

2.2 Сурет – Имитациялық тәжірибе терезесі

 

2.3.7 Имитациялық тәжірибе нәтижелері автоматты түрде EXСEL файлына (файл атының кеңейтілуі .xls) жазылу үшін «Сохранить выборку» батырмасын басыңыз. Имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз:

- алынған сұрыптау бойынша бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын;

- бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын кұрыңыз.

2.3.8 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіңіз. Математикалық күтімнің, дисперсияның және  ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз (1.3.8-ді қараңыз).

2.3.9 Өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын экрандағы диаграммамен салыстырыңыз.

2.3.10 Келесі үш (2-4) имитациялық тәжірибе берілген температураның өлшеу нәтижесінде ұзартқыш сымдардың әсерлерін зерттеуге өткізіледі. Құрастырған өлшеу каналдың сұлбасы өзгереді.

Енді сұлбаны күрделілейміз: таңдалынған бірінші ретті түрлендіргіш типімен – термопарамен бірге жұмыс жасайтын ұзартқыш сымдарды оның құрамына қосамыз, ол үшін «Средства уменьшения погрешности» (2.3 суретті қараңыз) бетті ашамыз. Қателіктерді азайтатын үш типті – ХК, М, ПП ­– ұзартқыш сымдар және температураны компенсациялау (ТК құралы) құралдар көрінеді.

Термопараның таңдалынған типімен бірге тек қана белгілі типті ұзартқыш сымдар жұмыс жасайды [1, §4-9] – ашылған бетте ұсынылған үш типтің біреуі, сонда өлшеу қателіктің мәні ең кіші болады. ӨК өлшеу қателіктерін зерттеп, ұзартқыш сымдардың әртүрлі типтерін кезекті қосып отырып ӨК өлшеу қателіктерін бағалап, ұзартқыш сымның типін анықтау керек. Ол үшін:

1) Мышкамен атының қасындағы шеңберді басып ХК типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында ХК типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 2.3.3 –2.3.9  әрекеттерді қайталаңыз.

2) Мышкамен атының қасындағы шеңберге басып М типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында М типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 2.3.3 –2.3.9  әрекеттерді қайталаңыз.

3) Мышкамен атының қасындағы шеңберге басып ПП типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында ПП типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 2.3.3 –2.3.9  әрекеттерді қайталаңыз.

2.3.11 Өлшеу каналының ұзартқыш сымдарының әртүрлі типтері бар сұлбаларына 2.3.10-да алынған ортаквадраттар ауытқуларын бағалаңыз. ОКА-ы ең кіші болатын сұлбаны таңдаңыз.

2.3.12 Келесі имитациялық тәжірибе (бесінші) темпаратураны өлшеу қателігіне ТК құрылғысының әсерін зерттеу үшін орындалады. Ол үшін «Средства уменьшения погрешности» бетіне қайта көшу керек. Өлшеу каналдың бастапқы сұлбасы өзгереді. Мышкамен «Устройство КТ»  жолдағы «Нет провода» шеңберге басып, ұзартқыш сымдарды жойыңыз.

 

2.3 Сурет– «Средства уменьшения погрешности» беті

 

Зертханалық стендтегі өлшеу каналының бастапқы сұлбасында ТК (көпір) құралының сұлбасы пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 2.3.3 – 2.3.9 әрекеттерді қайталаңыз.

2.3.13 Виртуалды зертханалық стендтегі алтыншы имитациялық тәжірибе температураны өлшеу қателігіне ұзарту сымдар мен ТК құралының бірлескен әсерін зерттеуге өткізіледі. Нақты жағдай имитацияланады: термопара көмегімен объектінің температурасын өлшегенде оған сәйкес келетін ұзартқыш сымдар қолданып, ТК құралғысының көмегімен термопараның бос ұштарының температурасына автоматты түрде түзетулер енгізіледі.  Ол үшін 2.3.11‑де талқылау нәтижесінде таңдалынған ұзартқыш сымдарды зертханалық стендтің сұлбасына қосамыз. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 2.3.3 –2.3.9  әрекеттерді қайталаңыз.

2.3.14 «Завершение работы» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

 

2.4 Есеп беру мазмұны

Есеп беру келесілерден тұрады:

-         тапсырма;

-         температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

-         таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

-         әртүрлі ұзартқыш сымдар типтері мен ТК құрылығысы бар ӨК сұлбаларымен әр имитациялық тәжірибесі үшін келесілерді келтіру:

а) өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптауы;

б) өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын,

ортаквадраттар ауытқуын есептеулері;

в) өлшенетін шаманың таратылу диаграммасының графигі және кездейсоқ қателіктің алынған таратылу заңы туралы пікір;

г) (1.9) формуласымен өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибенің) көрсету;

-         жұмыс бойынша қорытынды.

 

2.5 Бақылау сұрақтары

2.5.1 Термоэлектр түрлендіргіштердің стандартты бөліктенулері.

2.5.2 Термоэлектрод ұзартқыш сымдар, олардың міндеттері.

2.5.3 Стандартты термоэлектрод ұзартқыш сымдардың негізгі сипаттамалары.

2.5.4      ТК құрылығысының сұлбасы мен әрекет принципі.

2.5.5     Термопараның бос ұштарының температурасына түзету қандай мақсатпен енгізіледі?

 

 

3 зертханалық жұмыс. Өлшеу құралдарының қателіктеріне

сыртқы әсерлердің ықпал етулерін зерттеу

 

3.1 Жұмыс мақсаты: қоршаған ортаның келесідей - температура, сыртқы электрмагнит өріс және желі көзінің кернеуі -  параметрлерінің өлшеу нәтижесіне әсерлерін есепке ала отырып, өлшеу құралының негізгі және қосымша қателіктерін есептеудің дағдыларын алу.

 

3.2 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- виртуалды зертханалық жұмыстың экранында алынған тапсырмаға сәйкес температураны өлшеу сұлбасын жинаңыз;

- осы өлшеу каналының көмегімен тәжірибелерді өткізудің нормалды және пайдалану шарттарында берілген кіріс шаманы өлшеуге имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- имитациялық тәжірибелердің нәтижелерін статистикалық өңдеуін орындаңыз.

         3.3 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

3.3.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз (1.1 суретті қараңыз):

- Lab3.exe файлды жұмысқа қосыңыз ;

-   өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

-   зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

-  «Далее» батырмасын басыңыз.

3.3.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде (3.1 суретті қараңыз) ұқыпты тапсырманы оқыңыз. Тапсырмада өлшеу құралының белгілі типі берілген, сонымен бірге тәжірибелерді орындау шарттары аталған: кеңейтілген мәндер аймағында (КМА), нормалды жағдайларда (НЖ) және пайдалану шарттарында (ПШ) әсер ететін шамалар мәндері берілген (қоршаған ортаның температурасы, желі көзінің кернеуі, электрмагниттік өрістің кернеуі).

Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналын жинауға келесілерді орындаңыз:

- бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

- бастапқы тапсырмаға сәйкес аспаптардың ұсынылған тізімінен бірінші ретті түрлендіргіш типін – термопараны немесе термокедергіні таңдаңыз;

- датчик маркасын таңдағанда ол автоматты түрде зертханалық стенд сұлбасына орнатылады (терезенің сол жағында);

-  екінші ретті аспапты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетті ашыңыз; бастапқы тапсырмаға сәйкес екінші ретті аспаптардың ұсынылған тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрллер, көпірлер және логометрлер) оның типін таңдаңыз;

- екінші ретті аспаптың маркасын таңдағаннан кейін, осы аспап зертханалық стендтің өлшеу каналына орнатылуы үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

- өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды (3.1 суретті қараңыз).

Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл көк лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде 3.3.2 әрекеттерді сұлба дұрыс жиналғанша қайталау керек.

3.3.3 Өлшеу құралдары пайдаланудың нормалды шарттарында жұмыс істейді. Пайдалану шарттары «Условия эксплуатации» (3.2 суретті қараңыз) бетте орнатылады:  «Без влияния внешних воздействий» белгіге мышкамен басыңыз.

3.3.4 Өлшеу каналының сұлбасы дұрыс жиналғаннан және пайдалану шарттарын орнатқаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауын бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек.

3.3.5   Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

 

 

3.1 Сурет -  №3 виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

 

3.3.6  Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

3.3.7 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз. «Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде кездейсоқ алынған өлшенетін шаманың 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (3.3 суретті қараңыз).

3.3.8 Имитациялық тәжірибе нәтижелері автоматты түрде EXСEL файлына жазылу үшін (.xls кеңейтілуімен) «Сохранить выборку» батырмасын басыңыз. Имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз:

- алынған сұрыптау бойынша EXСEL кестелік процессорын қолданып бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын есептеңіз;

- өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын құрыңыз.

3.3.8 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіңіз. Математикалық күтімнің, дисперсияның және  ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз (1.3.8-ді қараңыз).

 

3.2 Сурет – Пайдалану шарттарын орнататын терезе

 

3.3.9 Өлшенетін шаманың құрылған таратылу диаграммасын  экранда шыққан диаграммамен салыстырыңыз.

3.3.10 Өлшеу құралдарын қолданудың берілген нормалды шарттары әдетте жұмыстық (пайдалану кезіндегі) шарттары болмайды. Сондықтан өлшеу құралының әр түрі үшін стандарттарда немесе техникалық шарттарда әсер ететін шамалардың кеңейтілген мәндер аймағы (КМА) орнатады; осы аймақ шектерінде қосымша қателік мәні орнатылған шектерден аспауы керек.   

Өлшеу каналының жиналған сұлбасы өзгермейді. Тәжірибелер өткізу шарттарын өзгертеміз.

Келесі төрт имитациялық тәжірибелер берілген температураны өлшеу құралдарына сыртқы ықпалдардың әсерлерін зерттеуге өткізіледі:

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – қоршаған орта температурасының әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации»  бетін ашып (3.2 суретті қараңыз), «Температура окружающей среды» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың әсері енгізіледі.    Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 3.3.3 –3.3.9  әрекеттерді қайталаңыз;

 

 

3.3 Сурет– Имитациялық тәжірибе терезесі

 

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – электрмагниттік өрістің әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации»  бетін ашып (3.2 суретті қараңыз), «Электромагнитное поле» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың әсері енгізіледі.    Өлшеу каналдың алынған сұлбасы үшін 3.3.3 –3.3.9  әрекеттерді қайталаңыз;

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – қоректендіру желінің кернеуінің әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации»  бетін ашып (3.2 суретті қараңыз), «Напряжение питающей сети» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың ісері енгізіледі.    Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 3.3.3 –3.3.9  әрекеттерді қайталаңыз;

- зертханалық стендтің сұлбасына үш сыртқы ықпалдардың – қоршаған ортаның температурасы, электрмагниттік өріс, қоректендіру желі кернеуінің  бір мезгілдегі әсерлерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации»  бетін ашып (3.2 суретті қараңыз), «Все влияющие величины» белгісіне мышкамен басамыз.    Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 3.3.3 –3.3.9  әрекеттерді қайталаңыз;

3.3.11 «Закрыть» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

.

 

 

3.4 Өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу

 

3.4.1 Пайдаланудың нормалды шарттарында өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу

         [1] әдебиетте айтылғандай бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктенуінің рұқсат етілген  ауытқуы (қателігі) оның типінен тәуелді болып, бірінші ретті түрлендіргіштің техникалық сипаттамаларында беріледі.

Екінші ретті аспаптың рұқсат етілген негізгі абсолютты қателігінің шегі келесі формуламен анықталады

 

                             ,                                                          (3.1)

 

мұндағы    -  екінші ретті аспаптың дәлдік класы;

 -  екінші ретті аспаптың өлшеу диапазонының жоғарғы және төменгі шектері, мВ (милливольтметр немесе потенциометр үшін) немесе Ом (көпір немесе логометр үшін).

Нормалды шарттарда өлшеу каналының көрсеткіштерінің шегіне жеткен абсолютты негізгі қателігі келесі формуламаен анықталады

 

                            .                                                     (3.2)

 

Осы қателіктің мәндерін Цельсий градустарымен алу үшін () сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктендіру кестесін қолдану керек (түрлендіру функциясын) [1, П4-7-1,2,3,4,5,6 кестелері].

 

3.4.2 Жұмыс шарттарында (пайдалану шарттарында) өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу

         Екінші ретті аспаптардың техникалық сипаттамаларына сәйкес бірінші ретті түрлендіргішпен бірге қолданылатын аспаптың көрсетулерінің өзгеруі келесі жағдайдармен байланысты:

а) қоршаған ортаның ауа температурасының нормалды шарттардан өзгеруінен. Егер де бұл өзгеру кеңейтілген мәндер аймағының (КМА) шектерінен шықпаса, онда аспаптың көрсетулері әр  үшін келесіден үлкен болмайды

 

                                 ;                                            (3.3)

 

б) аспаптың күштік электр тізбегінің көректендіру кернеуінің өзгеруінен. Егер де бұл өзгеру номиналды мәннің +10 және –15% шектерінде болса, аспап көрсетулері келесіден үлкен болмайды

                  ;                                             (3.4)

 

в) сыртқы электрмагнит өрістің әсерінің себебінен. Егер де жиілігі 50 Гц болатын ауытпалы токпен өндірілген сыртқы электрмагнит өрістің кернеуі 400 А/м аспаса, аспап көрсетулері келесіден үлкен болмайды

 

                                                                                        (3.5)

 

Осы қателіктерді () Цельсий градустарымен алу үшін сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктендіру кестесін қолдану керек [1, П4-7-1,2,3,4,5,6 кестелері].

Екінші ретті аспаптың көрсетулерінің қосынды өзгеруінің шегін жуықтап келесі формуламен бағалауға болады

                                      , %                                                        (3.6)

мұндағы     -  i – ші ықпал ететін шаманың шегіне жеткен қатынасты қателік, келесі формуламен есептеледі

                                      , %                                                          (3.7)

 

мұндағы   -  Цельсий градустарымен көрсетілген  i – ші ықпал ететін шаманың әсерінен пайда болған қосымша қателіктер;

  -   өлшенетін температурың мәні.

Екінші ретті аспаптың көрсетулерінің қосымша өзгеруінің қосымша абсолютты қателігі келесі формуламен анықталады

 

                                  ,                                                  (3.8)

 

Пайдалану жағдайларда өлшеу каналының шегіне жеткен қателігі келесі шамадан артпайды

                                  ,                                       (3.9)

 

3.5 Есеп беру мазмұны

Есеп беру келесілерден тұрады:

-   тапсырма;

-   температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

-   таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптауы; өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын ортаквадраттар ауытқуын есептеулері; сенімділік интервалдың бағасы; үш ықпал ететін шамалардың жеке әсерлерінде және олардың қосынды әсерлерінде пайдаланудың нормалды шарттардағы, жұмыс (пайдалану) шарттарындағы өлшенетін шаманың таратылу гистограмасының графигі;

- 3.4-ке сәйкес пайдаланудың нормалды және жұмыс (пайдалану) шарттарындағы ықпал ететін шамалардың қосынды әсерлерінде өлшеу қателіктерінің теориялық мәндерін есептеулері;

- (1.9) формула бойынша өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибенің және теориялық есептеулерін)  көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

 

          3.6 Бақылау сұрақтары

3.6.1  Өлшеу құралдың «Негізгі қателігі» және «Қосымша қателігі» анықтамаларын беріңіз.

3.6.2      Пайдаланудың қандай шарттары нормалды, қандайы жұмыс шарттары болады?

3.6.3      Сыртқы ықпалдардың мысалдарын келтіріңіз.

3.6.4     Өлшеу құралдарының қателіктерін санмен көрсету әдістерінің өрнектерін айтыңыз.

3.6.5       «Кеңейтілген мәндер аймағы» деген не?

3.6.6      Өлшеу құралдарының қателіктерінің классификациясы.

 

 

№4 зертханалық жұмыс. Техникалық термометрлерді тексеру және шкаласын бөліктендіру

 

Жұмыс мақсаты: техникалық термометрді – термоэлектр түрлендіргішті тексеру әдістемесін оқу және оны бөліктендіру.

 

         4.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- алынған тапсырмаға сәйкес виртуалды зертханалық жұмыстың экранында техникалық термометрі тексеруін өткізу үшін зертханалық стендтің сұлбасын жинаңыз;

- техникалық термометрді тексеру және бөліктендіруді орындауға имитациялық тәжірибелерді орындаңыз;

- имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз.

 

4.2 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

4.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз:

-   Lab4.exe файлды жұмысқа қосыңыз;

-   пайда болған тіркелу терезеде (1.1 суретті қараңыз) өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

-   зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

-  «Далее» батырмасын басыңыз.

4.2.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде (4.1 суретті қараңыз) ұқыпты тапсырманы оқыңыз.

 

 

4.1 Сурет – Техникалық термометрлерді тексерудің виртуалды зертханалық стендінің сұлбасы

 

Берілген техникалық термометрді тексеру үшін зертханалық стендтің сұлбасын жинаңыз, ол үшін «Выбор средств измерения» бетінде келесілерді орындаңыз:

-   үлгілі техникалық термометрді (термопараны) таңдау үшін  «Образцовая термопара» бетін ашыңыз;

-   берілген үлгілі техникалық термометрдің белгілі маркасын таңдаңыз, ол үшін бірінші ретті түрлендіргіштің типінің қасындағы «+» басыңыз. Содан кейін ол автоматты түрде зертханалық стендтің сұлбасында көрінеді;

-   техникалық термометрді (термопараны) таңдау үшін «Поверяемая термопара» бетін ашыңыз;

-   берілген тексерілетін техникалық термометрдің белгілі маркасын таңдаңыз, ол үшін бірінші ретті түрлендіргіштің типінің қасындағы «+» басыңыз. Содан кейін ол автоматты түрде зертханалық стендтің сұлбасында көрінеді;

- өлшеу каналдың сұлбасын жинау аяқталды. Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл көк лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде 4.2.2 әрекеттерді сұлба дұрыс жиналғанша қайталау керек.

4.2.3 Кезекпен үлгілі термопараның, содан кейін тексерілетін термопараның көрсетулерін тіркеуден тексеру басталады. Техникалық термопараны тексерудің әдістемесі келесі де болады:

а) тексерілетін термопараның техникалық сипаттамаларына сәйкес оның өлшеу диапазонын бес интервалға бөліңіз (бес тексерілетін нүкте), тексерілетін нүктелердің  мәндерін  4.1 кестеге үлгілі және тексерілетін термопаралар үшін «Температуралық нүктелер» жолына енгізіңіз;

б) «Температура печи» қайта қосқышпен бірінші тексерілетін нүктені орнатыңыз;

в) зертханалық стендте «Переключатель» қайта қосқышын оң  жақтағы «Образцовая термопара» позициясына орнатыңыз;

г) «Произвести замер» батырманы басып, үлгілі термопараның термоэлектр қозғалу күшінің (ЭҚК) бірінші өлшеуін орындап, универсалды милливольтметрдің көрсетулерін  4.1 кестеге үлгілі термопараның «ТермоЭҚК мәндері» бағанына енгізіңіз;

д) зертханалық стендте «Переключатель» қайта қосқышын сол жақтағы «Поверяемая термопара» позициясына орнатыңыз;

ж) «Произвести замер» батырманы басып, тексерілетін термопараның термоэлектр қозғалу күшінің (ЭҚК) бірінші өлшеуін орындап, универсалды милливольтметрдің көрсетулерін  4.1 кестеге тексерілетін термопараның «ТермоЭҚК мәндері» бағанына енгізіңіз;

з) бірінші тексерілетін нүктенің температурасын кезекпен үлгілі және тексерілетін термопараларымен өлшеп, в-ж әрекеттерін тағыда төрт рет қайталаңыз; ЭҚК мәндерін тексеру хаттамасына жазып отырыңыз;

и) бес тексерілетін температуралық нүктелер үшін б-з әрекеттерін қайталаңыз.

Тексеру хаттамасын толтыру және тексеру туралы қорытындыны алу үшін 0°С тең бөліктендірудің температурасынан өзгеше термопараның бос ұштарының температурасына түзетуді есепке алу керек (4.3.1 б., 4.4 формулаларын қараңыз).

Зертханалық стенд қоршаған ортаның   температурасында жұмыс істейді, соған сәйкес техникалық термометрдің бос ұштары осы температурада болады, 4.1 кестеде есептеулерді өткізгенде жоғарыда аталған түзетуді есепке алу керек.

4.2.5 Тексерілетін термопараның термоЭҚК өлшеу нәтижесінде алынған техникалық термометрдің нақты бөліктендіру сипаттамасын құрыңыз (4.1 кестені қараңыз).

Бірдей координаттар жүйесінде тексерілетін термопараның бөліктендіру кестесі бойынша алынған техникалық термометрдің  номиналды бөліктендіру сипаттамасын құрыңыз.

 

4.3 Өлшеу құралдарды тексеру және калибрлеу

ҚР «Өлшеулердің бірлігін қамтамасыздандыру» заңына сәйкес келесідей түсініктемелер орнатылған:

- өлшеу құралды тексеру - өлшеу құралдың орнатылған талаптарға сәйкестігін анықтау немесе дәлелдеу мақсатымен мемлекеттік метрологиялық қызметтермен (басқада құқықтары бар қызметтер мен мекемелермен)  орындалатын операциялар жиынтығы;

- өлшеу құралды калибрлеу – мемлекеттік метрологиялық бақылау мен қадағалауға жатпайтын өлшеу құралдарының қолдануға жарамдығын және/немесе метрологиялық сипаттамаларының нақты мәндерін анықтау және дәлелдеу мақсатымен орындалатын операциялар жиынтығы.

Егер де аспапты тексергенде бекітілген типтің ең болмаса біреуіне оның сәйкессіздігі анықталса өлшеу құрал жарамсыз деп табылады. Осы өлшеу құралына калибрлеу кезде жаңа метрологиялық сипаттамалар меншіктеледі.

Өлшеу құралды тексеру ПР50.2.006-94 «Өлшеу құралдарды тексеру. Ұйымдастыру және өткізу тәртібі»  метрология ережелерімен  регламентацияланады.

Өлшеу құралын тексерудің (калибрлеудің) төрт әдісін қолдану рұқсат етіледі:

1)     эталонмен тікелей салыстыру;

2) компаратор көмегімен салыстыру;

3)     шамаларды тікелей өлшеу;

4)     шамаларды жанама өлшеу.

 Тексерудің бес түрін бөледі: бастапқы, периодты, кезексіз, инспекциялық және эксперттік түрлері.

Ол біткеннен кейін техникалық күйінен тәуелсіз өлшеу құралы калибрленуге жіберілуге тиісті календарлық интервалы калибрлеу аралық интервалы деп аталады. Осы сияқты тексеру аралық интервалда анықталады. Калибрлеу аралық (тексеру аралық) интервалдардың үш түрін айыруға болады.

 

 

4.1 к е с т е – Техникалық термопараны тексерудің протоколы

 

Нұсқа____                                                                                     Күні _______________   АЭжБИ-ың ______аудиториясындағы Виртуалды зертханалық стендте көрсетілген Жұмыс _______________________ термометрді тексерудің               бөліктендірудің ХАТТАМАСЫ Тексеру келесідей үлгілі аспаптармен өткізілді:  үлгілі термометр________________________ бөліктендіруі ______________ және үлгілі цифрлық  милливольтметр. Сыртқы қараудың ескертулері: ___________________________________________ Тексеру шарттары: бос ұштардың температурасы - _______ºС.     Термометрлердің көрсетулері, мВ Термометр Үлгілі Тескерілетін Температуралық (тексерілетін) нүктелер, °С                     ТермоЭҚК мәндері., мВ   1                     2                     3                     4                     5                     ТермоЭҚК орта арифме-тикалық мәні, мВ                     Бос ұштардың температурасын түзетудің термоЭҚК, мВ     Бос ұштардың  темпера-турасы = 0°С болғандағы термоЭҚК                     Температура, °С                     Тексерілетін термометрдің қателігі, °С             Тексеру туралы қорытынды

 4.3.1 Термопараның бос ұштарының температурасын түзету

 Техникалық термометрлермен – термоэлектр түрлендіргіштермен (ТЭТ) – температураны өлшеу 1821 жылы Зеебекпен ашылған термоэлектр эффектті қолдануда негізделген.

Термоэлектр түрлендіргіш – екі немесе бірнеше өзара қосылған әр текті өткізгіштердің тізбегі (4.2 суретті қараңыз).

 А, В – термоэлектродтар; 1, 2 – дәнекерлеп бекітушілері.

Зеебек эффекті: егер де екі өзара қосылған әр текті өткізгіштерді  алып, дәнекерлеп бекітушілерін t ≠ t_o болатындай қыздырсақ, бекітілген тізбекте электр ток өтеді.

Егер де t > t_o болса, ток бағыты 4.2 суреттегідей (1 бекітушісінде В-дан  А-ға) болады.

Осындай тізбекті ажыратып жіберсек оның ұштарында термоЭҚК пайда болады.

t  температураны өлшеу объектіде орнатылатын дәнекерленуші жұмыс дәнекерленуші (1 дәнекерленуші), ал объекттен тыс дәнекерленуші бос дәнекерленуші (ұшы) деп аталады (2 дәнекерленуші).

Келесідей белгілерді енгіземіз:

е_АВ(t) –t=t болғанда 1 дәнекерленушідегі А мен В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК;

е_АВ(t_о) -  болғанда 2 дәнекерленушідегі А мен В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК;

Е_АВ(t, t_о) – жұмыс дәнекерленушінің температурасы  t және бос дәнекерленушінің  температурасы  болғанда А және В термоэлектродтардан тұратын контурдың термоЭҚК;

е_АВ(t) = - е_ВА(t);    е_АВ(t_о) = - е_ВА(t_о) қабылдаймыз. Онда бекітілген тізбек үшін (4.1 суретті қараңыз):

                        Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) + е_ВА(t_о)  

немесе

                      Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о) .                                                    (4.1)

 

 

(4.1) теңдеуі ТЭТ-ің негізгі теңдеуі деп аталады. ТЭТ-ті бөліктендіргенде (сипаттама‑кестені алғанда) бос ұштарының температурасы t_о = const, әдетте

t_о = 0 ^оС.

Ізделінген t температураны анықтағанда сәйкес ТЭТ (термопараның) бөліктендіру кестесімен қолдану болуы үшін ТЭТ-ің бос ұштарына түзету t_o ≠ 0 болған кезде орнатылады. Егер де бос ұштарының температурасы нөлге тең емес және t тең болса, жұмыс ұштарының температурасы t болған кезде ТЭТ-ің негізгі теңдеуіне сәйкес өлшеу аспабының көрсетуі осы жағдайдағы генерацияланатын термоЭҚК-не тең болады

 

                   Е_АВ = е_АВ(t) - е_АВ(t) .                                                       (4.2)

 

Бөліктендіру кесте t_o = 0 шартына сәйкес

 

                   Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о)  .                                                      (4.3)

 

(4.3) теңдеуден (4.2) теңдеуін аламыз, сонда

 

                          ,                                           (4.4)

 

мұндағы  -  және өлшенетін температура  болғандағы АВ термопараның термоЭҚК-і;

-  және өлшенетін температура  болғандағы АВ термопараның термоЭҚК-і;

- өзгеше  температураға түзету.

 

4.4 Есеп беру мазмұны

Есеп беруде келесілер болуы керек:

         - жұмыс мақсаты;

- тапсырма;

- техникалық термометрді тексеру үшін зертханалық стендтің сұлбасы;

- таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- техникалық термометрді тексерудің хаттамасы;

- тексерілетін термопараның номиналды және нақты бөліктендіру сипаттамаларының графиктері;

- жұмыс бойынша қорытынды.

 

4.5 Бақылау сұрақтары

- Мемлекеттік метрологиялық бақылау және қадағалау;

- «өлшеу құралдарын тексеру» анықтамасы;

- «өлшеу құралдарын калибрлеу» анықтамасы;

- тексеру аралық (калибрлеу аралық) интервалының анықтамасы;

- ӨҚ тексеру (калибрлеу) әдістері;

- ӨҚ тексерудің түрлері;

- эталондардың түрлері, анықтамалар;

- термоэлектр эффекті, анықтама;

- ТЭТ-ің негізгі теңдеуі;

- бөліктендіру температурадан өзгеше бос ұштардың температурасына түзету қандай мақсатымен енгізіледі;

- бөліктендіру температурадан өзгеше бос ұштардың температурасына түзетуді есептеу формуласы.

 

Әдебиет тізімі

1.            Преображенский В.П.  Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1978.

2.          Андреев А.А. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. – Л.: Машиностроение, 1973.

3.          Новицкий П.В., Заграф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.- Энергоатомиздат, Ленинград.отд-ние, 1985.

4.          Хан С.Г. Метрология и измерения. Выбор структуры и расчет метрологических характеристик канала измерения температуры. Методические указания к курсовой работе. – Алматы: АИЭС, 1999.-25 с.

5.          Хан С.Г. Теплотехнические измерения и приборы. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ (для студентов очной формы обучения специальности 050702 – Автоматизация и управление). – Алматы: АИЭС, 2007.-28 с.

6.          Хан С.Г. Технические средства измерений. Конспект лекций (для студентов всех форм обучения специальности 050702 – Автоматизация и управление). – Алматы: АИЭС, 2007.- 44 с.

7.          Хан С.Г. Метрология, измерения и техническое регулирование: учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2009.- 128 с.

 

Мазмұны

                                                                                           б

№1 зертханалық жұмыс.  Температураны өлшеу каналының

құрылымы мен қателіктерін зерттеу                                                                 4

№2 зертханалық жұмыс. Термоэлектр түрлендіргіштердің ұзартқыш сымдарының типтерін оқу                                                                                   13

№3 зертханалық жұмыс. Өлшеу құралдарының қателіктеріне

сыртқы әсерлердің ықпал етулерін зерттеу                                                     18

№4 зертханалық жұмыс. Техникалық термометрлерді тексеру және

шкаласын бөліктендіру                                                                                     25

Әдебиет тізімі                                                                                          32