Курс рассчитан на 1 семестр и включает в себя следующие разделы:
а) предмет, терминология и методические положения, связанные с метрологией;
б) метрологические характеристики средств измерений, погрешность теплофизических измерений;
в) метрологические характеристики теплофизических средств измерений
г) стандартизация теплофизических средств измерений, метрологическое обеспечение стандартизации;
г) сертификация теплофизических средств измерений, метрологическое обеспечение сертификации.
Курс предусматривает зачет с оценкой в конце семестра. Планируется проведение контрольной работы (50 - 60 мин) во время лекции (апрель). К работе необходимо проработать материал по лекциям и указанной литературе.
Литература.
Буринский В.В., Измерения и обработка результатов, М., МНЭПУ, 2000, 156 с.
Преображнский В.П., Теплотехнические измерения и приборы. 3-е издание. Москва. : Энергия, 1978 год, 704 стр.
Н.Г. Назаров, Метрология, М., Изд. Высшая школа, 2002, 348 с.
Курс рассчитан на обеспечение следующего вида инженерной деятельности.
Оператор или инженер – исследователь (теплофизик, криофизик, специалисты: а) по атомным и термоядерным электростанциям, б) по нанотехнологиям) решают техническую задачу, которая состоит в том, что требуется получить численную информацию о свойствах рабочего тела, используя средства измерения, то есть экспериментальным путем.
К свойствам относятся: Т – температура, Р – давление, С – концентрация компонентов, состав, G - расход рабочего тела. В этом измерительном эксперименте оператору необходимо получить численные данные А = {Аi} о теплофизических свойствах Q={T,P,C,G,....}, то есть установить количественную связь
Q A..
Рассмотрим техническое устройство (экспериментальная установка, технологическая линия и т.п.). Оно состоит из нескольких блоков, содержит циркулирующее рабочее тело и включает СИ – измерительные приборы, преобразователи, датчики и др., которые предназначены для определения численных данных А = {Аi} для свойств, Q, рабочего тела.
Рис. 1. Техническое устройство и средства измерения
Квадраты –СИ для определения значений A, свойств Q = (T,P,Q,C,G), Р.Т. – рабочее тело, Блок 1, Блок 2 и т.д. – части установки (реактор, сепаратор и т.д.).
Численные данные A = {Ai}представляют собой значения теплофизических свойств Q, которые считываются с дисплея СИ. К свойствам относятся температура и давление, (T,P), рабочего тела.
Подчеркнем определения и термины, которые связаны с метрологией:
а) свойства Q, среди них параметры состояния P и T рабочего тела,
б) значение A, которое относится к свойству Q,связь Q® A,
в) средство измерения,
г) измерение свойства Q, экспериментальное определение Q, экспериментальный путь получения числа А,
д) рабочее тело (Р.Т.), исследуемое вещество, рабочая среда.
Этапы решения задачи «Измерить Q = получить число/числа A» представляют собой:
1. Выбор метода измерения (исследования) заданного свойства А.
2. Выбор средства измерения или аппаратурного воплощения указанного метода измерения.
Измерение свойства Q, то есть нахождение числа А, входящего в соотношение
Q A.(1)
Подчеркнем упомянутые определения и термины:
Метод измерения (исследования) свойства.
Средства измерения:
а) преобразователь,
б) измерительный прибор,
в) датчик,
г) вторичный прибор.
Выбор метода измерения относится к теоретической части решения задачи. Метод тесно связан с физическими явлениями и процессами, которые происходят в зоне контакта (К) при взаимодействии СИ и Р.Т.
Рис. 2. Схема средства измерения (СИ)
Р.Т. – рабочее тело, D – дисплей, устройство отсчета, К – зона контакта, (αi) – действия, (ßi) – первичные параметры, 1,2,3,4 – ручки управления.
Метод представляет собой совокупность действий α = (αi), которые производятся средством измерения и оператором при взаимодействии СИ и Р.Т с целью получения первичных параметров ß = (ßi). Эти числа (ßi) подставляют в расчетное уравнение и получают результат А – значение свойства P.T.
Расчетное уравнение имеет форму
А = f(ß). (2)
Под термином «измерение» мы понимаем:
а) познавательный процесс, который дает численную информацию А о свойстве Q, при этом применяется СИ,
б) экспериментальное исследование Q с целью получения А,
в) эксперимент, в котором взаимодействуют СИ, Р.Т. и оператор, итоге определяется число А по дисплею.
Измерение есть познавательный процесс, в котором экспериментально определяется А - численное отношение между исследуемым свойством Q и однородным свойством U, принятым за единицу измерения.
Средство измерения имеет устройство отсчета – дисплей, с помощью которого оператор считывает А - численное значение, которое входит в следующее отношение
A = Q /U.(3)
СИ предоставляет информацию
1) об отношении А,
2) об единице измерения U или эталоне свойства.
Введем уравнение измерения
Q=AU,(4)
где Q – измеряемое свойство (величина), A – числовое значение свойства, U – единица измерения.
Пример. Измерить температуру Р. Т. (вода в термостате, Q = Т) с помощью стеклянного ртутного термометра. В этом процессе оператор помещает термометр в воду и считывает результат
A..
