Вопрос 1-6 Приведите примеры влияющих физических величин при измерении напряжения постоянного тока, влажности пара

Влияющая физическая величина - физическая величина, оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.

Напряжение является наиболее распространенной электрической величиной, которую приходится измерять.

Определение значения напряжения осуществляют прямыми измерениями.

Измерение напряжения всегда сопровождаются погрешностью, обусловленной сопротивлением используемого средства измерений.

Включение в исследуемую цепь средства измерений искажает режим этой

цепи

Например, при включении вольтметра, имеющего сопротивление, вместо напряжения, которое было в схеме до включения вольтметра, после его включения напряжение станет меньше. Погрешность тем больше, чем меньше сопротивление вольтметра.

Косвенным показателем сопротивления средств измерений является мощность, потребляемая средством из цепи, в которой производится измерение.

Мощность, потребляемая вольтметром, определяется выражением

U²/Rv_,

где U — напряжение, измеряемое вольтметром;

R_V - внутреннее сопротивление вольтметра.

Чем меньше мощность, потребляемая средством измерений из цепи, где производится измерение, тем меньше погрешность от искажения режима цепи. Из средств измерений, используемых для измерений токов и напряжений, наименьшим потреблением мощности обладают электронные и цифровые приборы. Среди электромеханических приборов наименьшую мощность потребляют магнитоэлектрические и электростатические приборы.

Диапазон измеряемых напряжений весьма широк. Для измерений напряжений в широком диапазоне значений делают различные средства измерений, обеспечивающие измерения в определенных диапазонах. Для расширения пределов измерений напряжения используют делители напряжения, добавочные

резисторы и измерительные трансформаторы напряжения. При измерении малых и больших напряжений возникают дополнительные трудности.

При измерении малых напряжений эти трудности обусловлены термо-ЭДС в измерительной цепи, резистивными и емкостными связями измерительной цепи с посторонними источниками напряжения, влиянием внешнего магнитного поля и другими причинами. Термо-ЭДС возникают вследствие неравномерного температурного поля в местах соединения разнородных металлов (в местах пайки и сварки проводников, в местах соприкосновения подвижных и неподвижных контактов переключателей и т. п.). Внешнее переменное магнитное поле вносит существенные искажения за счет ЭДС, наводимых в проводах и других элементах цепи, соединяющей источник малой измеряемой величины со средством измерений.

Невозможно полностью устранить влияние этих факторов. Поэтому измерения малых напряжений осуществляются с большей погрешностью.

Измерения больших напряжений имеют свои особенности.

При измерении больших напряжений возрастают требования к изоляции средств измерений, как для уменьшения погрешностей, возникающих от токов утечки через изоляцию, так и для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Например, если для расширения пределов измерений используется делитель напряжения, то с увеличением измеряемого напряжения сопротивление делителя нужно увеличивать. При измерении больших напряжений сопротивление делителя может оказаться сравнимым с сопротивлением изоляции, что приведет к погрешности деления напряжения и, следовательно, к погрешности измерений. Трудность учета реального коэффициента деления заключается в том, что сопротивление изоляции может изменяться в зависимости от состояния окружающей среды (запыленности, влажности и т. п.).

Отсюда следует, что при измерении напряжений, кроме обычных погрешностей, возникают погрешности, обусловленные спецификой этих измерений.

Влажность насыщенного пара характеризуется наличием капельной и взвешенной влаги в паре.

При транспортировке пара влажность пара может оказать существенное влияние на эффективность протекания технологических процессов.

Различают два параметра влажности воздуха: абсолютную влажность и относительную. Абсолютной влажностью воздуха (ρ_п) называют массу водяного пара (кг), содержащегося в 1 м³ влажного воздуха. Относительной влажностью воздуха (φ_в) называется отношение абсолютной влажности к максимально возможной, когда при данном давлении и температуре воздух насыщен водяным паром:

φ_в = ρ_п/ρ_мах

Измерения абсолютной влажности воздуха показали, что величина её ограничена и имеет достаточно узкий диапазон значений. Это связано с тем, что невозможно насыщать сухой воздух паром сколь угодно долго. Как только влажность воздуха достигнет определённого значения, весь излишек пара будет конденсироваться, т.е. переходить в жидкое состояние с пересыщенным паром воздухом. При постоянном давление максимальное количество пара, которое можно выпарить в сухой воздух, строго определено и зависит лишь от температуры паровоздушной смеси.

Абсолютная влажность воздуха не может превышать определённого значения, и изменить это значение можно только изменив температуру воздуха.

Относительная влажность - это отношение давления водяного пара (p) в воздухе и давления насыщенного водяного пара (p_s) при данной температуре, выраженное в процентах:

Ψ = 100 (p/ p_s).

Давление насыщенного пара p_s сильно зависит от температуры (почти экспоненциально). Вследствие этого даже небольшое различие между температурой анализируемого воздуха и датчика (сенсора) приводит к значительной погрешности в определении относительной влажности.

Величина ошибки прямо пропорциональна величине относительной влажности. Так, при относительной влажности воздуха 20% величина ошибки уменьшается в 5.

Сказанное выше иллюстрирует необходимость проведения измерений относительной влажности воздуха в условиях установившегося теплового равновесия между сенсором и анализируемой средой. Кроме того, отсюда видно, какие проблемы возникают при измерении и трактовке результатов измерений относительной влажности в помещениях с большими градиентами температур.

Дата добавления: 2015-04-30