• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Похибки рідинних манометрів і введення поправок до їх показів

Метрологічні характеристики рідинних приладів, зокрема їх похибки, визначаються впливом інших параметрів вимірювального середовища, що зумовлює необхідність введення поправок. Нижче наведений аналіз похибок, що виникають під час вимірювань рідинними ЗВТ та описані методи їх усунення.

Температурна похибка від зміни густини рідини.

Ця похибка зумовлена тим, що під час підвищення температури замкової рідини густина її зменшується (див.табл.2.2), в результаті чого збільшується об’єм, який займає рідина, а отже, і рівень замкової рідини у трубці манометра.

Таким чином, при сталому значенні вимірюваного тиску, покази рідинного манометра підвищені, при цьому похибка буде тим більшою, чим вищою буде температура замкової рідини [46].

Для усунення похибки, яка виникає, покази рідинних манометрів приводять до однакових (нормальних) температурних умов, які визначаються температурою t₀=4 °C для води та t₀=0 °C для ртуті та інших затворних рідин. Приведення показів ЗВТ до нормальних температурних умов здійснюють введенням поправки С_t до висоти стовпа рідини.

Температурна похибка від зміни довжини шкали відлікового пристрою.

Градуювання рідинних манометрів проводяться при температурі навколишнього середовища 20 °C (для барометрів - 0 °C). Під час вимірювання температура навколишнього середовища може відрізнятися від температури, при якій здійснювалось градуювання ЗВТ, що приводить до зміни лінійних розмірів шкали і виникнення додаткової температурної похибки. Якщо температура шкали є вищою за 20 °C, то довжина її збільшується пропорційно відхиленню температури і покази рідинного манометра будуть занижені.

Для усунення цієї похибки довжину шкали рідинних манометрів приводять до градуювальної t_гр=20 °C (для барометрів t_гр=0 °C) шляхом введення поправки С_t2 до висоти стовпа рідини.

Похибка від зміни прискорення вільного падіння.

Значення виміряного рідинним манометром тиску залежить від значення прискорення вільного падіння у місці вимірювання, яке визначається географічною широтою місця вимірювання та його висотою над рівнем моря.

Таким чином, при сталому значенні вимірюваного рідинним манометром тиску, його покази будуть різні в залежності від значення прискорення вільного падіння у даній місцевості g, що призводить до виникнення додаткової похибки.

Для усунення цієї похибки покази рідинних манометрів приводять до умов, що відповідають нормальному прискоренню вільного падіння g_н=9,80665 м/с², шляхом введення поправки С_д до відлікованої висоти стовпа замкової рідини.

Похибка від неправильного встановлення ЗВТ.

За умови бездоганної вертикальності вимірювальної трубки рідинного манометра відлік по шкалі ЗВТ відповідає значенню вимірюваного стовпа замкової рідини. При відхиленні вимірювальної трубки від вертикалі на деякий кут y, значення довжини стовпа, яку відраховують по шкалі, збільшується при збільшенні y, хоча дійсна висота стовпа рідини залишається сталою. Тим самим у покази манометра вноситься додаткова похибка, пропорційна синусу кута y. Наприклад, відхилення від вертикалі на один градус приводить до появи додаткової відносної похибки 0,02 %, на два градуси - 0,06 %, на три градуси - 0,14 % і так далі.

Для усунення цієї похибки рідинні манометри необхідно встановлювати строго по вертикалі, використовуючи для цього виски та рівні, що знаходяться на корпусах засобів вимірювання тиску.

Похибка від капілярного ефекту.

Похибка, яка з’являється від капілярного ефекту, відіграє роль тільки у чашкових манометрах і барометрах тому, що для U-подібних манометрів при однаковості поперечних перетинів двох трубок вона взаємно компенсується двома відліками стовпа рідини.

Похибку від капілярності враховують, в основному, для ЗВТ, які заповнені ртуттю, тому що поверхневий натяг води менший, ніж у ртуті, у 6,5 разів, а у спирту – менший у 22 рази.

Для усунення цієї похибки внутрішній діаметр рідинних манометрів з ртутним заповненням вибирають не меншим за 8...10 мм.

Похибка від Архімедової* сили.

Цією похибкою, яка виникає внаслідок зменшення ваги стовпа рідини на значення ваги стовпа повітря, який він виштовхнув, можна знехтувати тому, що вона залишається навіть для легких затворних рідин (спирт) значно меншою за основну похибку ЗВТ.

Таким чином, аналіз додаткових похибок, які виникають, показує, що під час точних вимірювань для приведення показів рідинних манометрів до нормальних умов треба вводити поправки:

, (2.37)

порядок обчислення яких розглянуто нижче. Визначення значення тиску при цьому виконують за формулою

. (2.38)

Температурна поправка на зміну густини замкової рідини

Виміряний тиск при нормальній температурі замкової рідини t₀ виражається рівнянням

*Архімед (287 до н.е. - 212 до н.е.) — давньогрецький математик, фізик та інженер, один з найвидатніших вчених античності. Обчислив площу сегмента параболи, поверхню та об'єм кулі, кульового сегмента й циліндр, наближене значення числа π, сформулював основні положення гідростатики, створив низку машин і споруд.

(2.39)

При температурі рідини t, що відрізняється від t₀ (для води 4°C, для ртуті - 0°C), висота стовпа рідини h_t зміниться від зміни її густини r_t, і значення тиску при постійному прискоренні вільного падіння буде визначене з виразу

. (2.40)

У першому наближенні густина рідини має лінійну залежність від температури

, (2.41)

де β - середнє значення температурного коефіцієнту розширення рідини у діапазоні температур, близьких до 20 °C, К^–1;

(для ртуті β_рт =1,8×10^-4 К^-1; для води β_в = 2,0×10^-4 К^-1; для спирту β_сп =11,0×10^-4 К^-1).

Прирівняємо (2.39) і (2.40)

h₀ r₀= h_t r_t

Вираз для приведення висоти стовпа до нормальної температури замкової рідини матиме вигляд:

. (2.42)

З виразу (2.42) визначають значення ввідної температурної поправки на зміну густини замкової рідини [46].

. (2.43)

Температурна поправка на зміну довжини шкали відлікового пристрою

У першому наближенні можна вважати, що довжина шкали відлікового пристрою має лінійну залежність відхилення температури навколишнього середовища від градуювального значення (для барометрів t_гр=0°С, для всіх інших рідинних ЗВТ t_гр=20°С

, (2.44)

де та - довжина стовпа замкової рідини, відрахована за температурою шкали, яка дорівнює t_гр та за температурою t відповідно;

α - коефіцієнт лінійного розширення матеріалу шкали, К^–1 (для латуні α_лат=1,9·10^–5 К^–1, для сталі α_ст=1,2·10^–5 К^–1, для скла α_с=0,8·10^–5 К^–1).

Враховуючи, що зміна довжини стовпа замкової рідини за постійністю вимірюваного тиску обернено пропорційна зміні довжини шкали, вираз (2.44) можна записати у вигляді:

, (2.45)

звідки визначається значення температурної поправки на зміну довжини шкали відлікового пристрою:

. (2.46)

Поправка на зміну прискорення вільного падіння

Значення тиску, виміряного при нормальному прискоренні вільного падіння (g_н=9,80665 м/с²), визначають рівнянням:

(2.47)

При тому ж тиску і значенні прискорення вільного падіння g, що відрізняється від нормального, відповідно змінюється висота стовпа замкової рідини:

. (2.48)

Приведена до нормального значення прискорення вільного падіння висота стовпа замкової рідини знаходиться з виразу:

(2.49)

звідки значення поправки на зміну прискорення вільного падіння визначають за формулою:

. (2.50)

За відсутністю табличних даних значення місцевого прискорення вільного падіння з достатньою точністю може бути визначене за формулою:

g≈9,78049(1+0,005288sin φ² –0,000006sin φ²)0,0003086H, (2.51)

де φ - географічна широта місця вимірювання у градусах;

H - висота місця вимірювання над рівнем моря, м.

Переглядів: 999