Лабораторная работа 3 поверка манометра
Цели работы: изучить методы и приборы для измерения давления (манометры, вакуумметры, дифференциальные манометры, манометры с электрическим сигналом, электрический датчик давления); ознакомиться с методикой градуировки и поверки манометров.
Теоретические сведения
Манометры применяются для измерения давления. Механический манометр выполняется из пустотелой трубки (трубчатая пружина). Один конец трубки закреплен жестко к корпусу манометра. Второй конец трубки свободно соединен со стрелкой. При измерении давления свободный конец пружины перемещается, вызывая поворот стрелки.
Поверка манометров проводится на специальных стендах (см. рис. 12).
Устройство и принцип действия стенда. Подающий цилиндр 2 всасывает масло из резервуара 6 и нагнетает его по маслопроводам 10 в измерительную систему и к штуцерам манометров 7 и 8 а также к основному грузу 4. При повышении давления масла поршень измерительной системы приводится во вращательное движение вместе с основным и измерительными грузами 4 и поднимается на некоторую высоту. Созданное давление масла является эталонным давлением для градуировки или поверки манометров 7 и 8.
Общие указания по эксплуатации и безопасному обслуживанию стенда. Во время эксплуатации стенда необходимо соблюдать осторожность в связи с высоким давлением масла в гидравлических трубопроводах. Следует соблюдать следующие указания:
§ перед каждым снятием грузов повернуть рукоятку 1 подающего цилиндра в крайнее левое положение (против часовой стрелки);
§ перед каждым выветриванием манометров из штуцеров 7 и 8 следует завернуть рукоятки 3 и 9 вправо до отказа;
§ перед каждым отвертыванием влево рукояток 3, 9 следует повернуть рукоятку 1 вправо до отказа. Следует также снять измерительные грузы с основного груза.
Примечание: Рукоятку подающего цилиндра 1 следует поворачивать медленно и плавно, а после ощущения сопротивления необходимо прекратить работу.
Рис. 12. Схема лабораторного стенда:
1 - рукоятка подающего цилиндра; 2 - цилиндр; 3 - рукоятка отсечки поступления масла к штуцеру; 4 - основной груз; 5 - указатель рабочего уровня основного груза; 6 - рукоятка отсечки поступления и вытекания масла из резервуара; 7 - манометр; 8 - манометр; 9 - рукоятка отсечки поступления масла в измерительную систему; 10 – маслопровод
Технические характеристики стенда представлены в табл. 7.
Порядок выполнения
Оборудование и приборы: лабораторная установка; вольтметры.
1. Подготовить стенд к запуску:
§ произвести выравнивание стенда с помощью регулируемых ножек, уровень поместить на опорной поверхности основного груза;
§ проверить уровень масла в резервуаре;
§ рукоятки 3, 9 поворачивать вправо до отказа, а рукоятку 6 повернуть влево на 1 - 1,5 оборота;
§ рукоятку 1 поворачивать влево до отказа.
Таблица 7
Технические характеристики стенда
| Наименование | Величина |
| Тип грузопоршневого манометра | MTU-60 |
| Пределы измерения, МПа | 0,1 - 0,6 |
| Нормальное сечение поршня измерительной системы, мм 2 | |
| Масса основного груза, кг | 0,5 |
| Габаритные размеры стенда, мм: | |
| ширина | |
| глубина | |
| высота | |
| Размеры комплекта грузов, мм: | |
| диаметр | |
| высота | |
| Масса стенда без грузов, кг |
Перед началом измерений следует обеспечить, чтобы климатические условия в помещении соответствовали инструкции к стенду.
Если стенд хранился не в нормативных условиях, следует подвергнуть его шестичасовой акклиматизации.
Стенд подлежит периодической легализации в учреждениях стандартизации и мер. Срок действительности легализации, если в свидетельстве легализации нет оговорок, длится 5 лет, считая с начала того года, в котором была проведена последняя проверка стенда.
2. Градуировка пружинных манометров при использовании измерительной системы с грузами.
· градуированный манометр 7 ввернуть в штуцер с помощью римской гайки и прокладки (входящих в состав комплекта прибора).
· Предварительно этот манометр следует наполнить таким маслом, которое находится в приборе;
· на основной груз поставить грузы, соответствующие требуемому давлению (табл. 7);
· рукоятку 6 повернуть вправо до отказа, а рукоятки 3 и 9 - влево на 1-1,5 оборота;
· вручную придать вращательное движение (60 - 120 1/мин) измерительной системе с грузами;
· медленно поворачивать рукоятку 1 вправо до тех пор, пока риска на боковой поверхности основного груза не совпадает со средней риской указателя 5;
· градуировать пружинный манометр.
Далее в такой же последовательности градуировать манометр для других давлений, устанавливая на основном грузе соответствующие грузы.
Примечание: Одновременно можно градуировать два пружинных манометра, ввернутых в гнезда 7 и 8.
3. Поверка класса пружинных манометров путем сравнения с пружинным манометром более высокого класса.
· проверяемый 8 и эталонный 7 манометры ввернуть в штуцеры;
· рукоятки 3 и 9 повернуть влево на 1 - 1,5 оборота;
· рукоятку 1 медленно поворачивать вправо до получения требуемого давления;
· сравнить показания давления эталонного и поверяемого манометров;
· провести десять измерений.
Результаты поверки занести в таблицу 8.
По результатам измерений провести вычисления погрешностей.
4. Выполнить совместные измерения на стенде. Совместными называют производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью этих измерений, по существу, является нахождение функциональной связи между величинами.
Таблица 8
Результаты поверки манометра
| Номер опыта | Истинное давление, Рист МПа | Измеренное давление, Ризм МПа | Абсолютная погрешность, МПа | Относительная погрешность, МПа |
| Прямой ход | ||||
| 1 - 8 | ||||
| Обратный ход | ||||
| 1 - 8 |
5. Начиная с полностью открытого состояния рукоятки подающего цилиндра 1, произвести измерения давления по манометру при повороте рукоятки 1 на один оборот. Измерения провести три раза (каждая бригада студенческой группы). Результаты измерений занести в таблицу 9.
Таблица 9
Результаты совместных измерений давления
| Число оборотов рукоятки подающего цилиндра | Давление, МПа | |||||||
| 1-е изме-рение | 2-е изме-рение | 3-е изме-рение | 4-е изме-рение | 5-е изме-рение | 6-е изме-рение | 7-е изме-рение | N-ое изме-рение | |
| … |
6. Получить регрессионную зависимость, используя стандартные средства Microsoft EXCEL, с указанием вида уравнения, величины достоверности аппроксимации R2 (коэффициент детерминации) и выводов по выбору регрессионной зависимости.
Качественная оценка связи степени случайных переменных может быть выявлена на основе оценки коэффициента детерминации R2 по шкале Чеддока:
| Коэффициент детерминации R2 | 0,1 – 0,3 | 0,3 – 0,5 | 0,5 – 0,7 | 0,7 – 0,9 | 0,9 – 0,99 |
| Характеристика силы связи | слабая | умеренная | заметная | высокая | Весьма высокая |
При значениях коэффициента детерминации R2 более 0,7 вариации зависимой переменной, в основном, обусловлены влиянием факторов, и регрессионные модели признаются пригодными для их практического использования в целях прогнозирования. Найденные коэффициенты уравнения регрессии являются оценками истинных значений параметров.
7. Обработать результаты прямых измерений давления на максимальном числе оборотов рукоятки подающего цилиндра. Определить абсолютную и относительную погрешность измерений.
8. Определить среднее значение измеряемой величины Pср:
.
9. Найти абсолютные погрешности DPi каждого измерения и среднюю абсолютную погрешность DPср всей серии измерений:
.
10. Записать результат измерения в виде:
,
в качестве абсолютной погрешности результата DP принимается либо средняя абсолютная погрешность, либо приборная погрешность (в зависимости от того, какая из этих погрешностей больше).
11. Абсолютная погрешность результата округляется до одной значащей цифры, а среднее значение измеряемой величины округляется или уточняется до разряда, оставшегося в абсолютной погрешности после округления.
12. Определить относительную погрешность измерения:
.
Если полученные значения приведенной погрешности соответствуют классу точности прибора, то он считается пригодным к дальнейшему использованию, о чем делается отметка в техническом паспорте прибора. Написать отчёт.
На шкалах многих измерительных приборов указывается класс точности. Условным обозначением класса точности является цифра, обведенная кружком. Класс точности определяет абсолютную приборную погрешность в процентах от наибольшего значения величины, которое может быть измерено данным прибором.
Если класс точности на шкале прибора не указан, то абсолютную погрешность принимают равной половине цены наименьшего деления шкалы прибора.
При определении абсолютной погрешности прибора по цене деления нужно обращать внимание на то, как производится измерение данным прибором, чем и как регистрируются результаты измерения, каково расстояние между соседними штрихами на шкале прибора. Приборная погрешность может быть принята равной цене деления при отсутствии каких-либо указателей, визиров и т.п., когда деления на шкале прибора нанесены очень часто, если указателем прибора является не плавно перемещающаяся, а «скачущая» стрелка (как, например, у ручного секундомера).
Содержание отчета:
· название лабораторной pаботы;
· цели;
· общие сведения по средствам и методам поверки, градуировки измерительных приборов;
· результаты измерений на стенде грузопоршневого манометра;
· регрессионный анализ данных измерений давления;
· результаты обработки прямых измерений давления;
· выводы о годности измерительного прибора по результатам определения погрешности и сравнения с классом;
· выводы.
Контрольные вопросы
1. Устройство грузопоршневого манометра для поверочных и градуировочных работ.
2. Методика проведения поверки манометров.
3. Что называется градуировочной характеристикой?
4. Порядок проведения регрессионного анализа совместных измерения.
5. Что такое класс точности прибора?
6. Какие способы применяются для калибровки приборов?
7. Последовательность определения абсолютной и относительной погрешностей прямых измерений.