MÉRÉSTECHNIKA. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Fazekas Miklós (1) márc. 1

Átírás

1 MÉRÉSTECHNIKA BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Fazekas Miklós (1) márc. 1

2 Méréstechnikai alapfogalmak CÉL Mennyiségek mérése Fizikai mennyiség Hosszúság L = 2 m Mennyiségi minőségi { L } = 2 [ L ] = m 16 márc. 2

3 METROLÓGIA Mérés Mérendő mennyiség Mértékegység Analóg mérési rendszer Digitális mérési rendszer 16 márc. 3

4 Mértékegység rendszerek CGS MKS MKSA SI SI alapegységek m, kg, s, A, K, mol, cd, kiegészítő-egységek rad, sr származtatott egységek hosszúság 16 márc. 4

5 JELÁTALAKÍTÓK SZEREPE A MÉRÉSTECHNIKÁBAN CÉL mérőszám meghatározása pl. 3,2 m /mennyiség számértéke/ Melyek azok a mennyiségek, amelyeknek mérőszámát érzékszerveinkkel közvetlenül meg tudjuk határozni? Gázösszetétel, Súly Hőmérséklet Megvilágítás HOSSZÚSÁG SZÖG ÁTALAKÍTÁS 16 márc. 5

6 Jelátalakító A fizikai mennyiségek átalakítására szolgáló eszköz. Jelváltó Mérőátalakító /amit átalakít/ Bemenőjel B JELÁTALAKÍTÓ K /amivé alakít/ Kimenőjel KIMENŐJEL a mérendő mennyiségről szerzett információ. TOVÁBBFELDOLGOZÁS 16 márc. 6

7 A JELÁTALAKÍTÓK VIZSGÁLATÁNAK FŐ KÉRDÉSEI 1. Milyen mennyiségeket alakít át a jelátalakító? 2. Milyen összefüggés szerint? 3. Milyen zavaró hatások befolyásolják? I. Milyen mennyiségeket alakít át a jelátalakító? Rendszerezés: bemeneti mennyiségek szerint kimeneti mennyiségek szerint bemeneti mennyiségek szerint mechanikai optikai villamos stb. 16 márc. 7

8 kimeneti mennyiségek szerint MECHANIKAI VILLAMOS PNEUMATIKUS, HIDRAULIKUS TERMIKUS DIGITÁLIS I. Milyen összefüggés szerint végzi az átalakítást? A rúd hossza hogyan változik? L= L ( 1+α.ϑ ) hőmérséklet változás B JELÁTALAKÍTÓ hoszzváltozás 16 márc. 8 K

9 KARAKTERISZTIKA: A bemeneti és kimeneti mennyiségek közötti kapcsolatot leíró összefüggést karakterisztikának nevezzük. 1. STATIKUS 2. DINAMIKUS STATIKUS KARAKTERISZTIKA A bemeneti mennyiség időben állandósult értékeinél meghatározzuk a kimeneti mennyiség állandósult értékeit. STATIKUS KARAKTERISZTIKA K K É= K / B A szelő iránytangense. B 0 B É=dK // db 16 márc. 9

10 K STATIKUS KARAKTERISZTIKA K = C * B É ÉRZÉKENYSÉG É = C B B K K = C * B 2 É É = 2 C B B B 16 márc. 10

11 Bemeneti mennyiség időben változik: Időfüggő differenciál egyenlet B2 B Dinamikus karakterisztika K2 B1 K t K K1 beállási idő t Beállási idő függ: 1. Jelátalakító tulajdonságai 2. A választott hibaintervallum Félérték idő: Beállás 90 %-ra e -χ t Időállandó: Időállandónak azt a T időtartamot nevezzük, amely mellett az exponenciális kifejezés kitevőjének abszolút értéke éppen egy. 16 márc. 11

12 HIBÁK Eredetük szerint: Fajtájuk szerint: abszolút hiba: 1. rendszeres 2. véletlen a. abszolút b. relatív c. karakterisztika d. dinamikus ha = Xmért - Xpontos relatív hiba: h R = x mért x x pontos pontos 16 márc. 12

13 karakterisztika hiba:!!! megadható többféleképpen linearitási hiba: h L = x x mért max x x elméleti min dinamikus hiba: hibasáv: osztálypontosság: digitális mérőműszer: ± 0,005%of,rdg± 16 márc. 13 2d

14 ZAVARÓ HATÁSOK 1. Mérési hibákat eredményeznek 2. Gátolják a működést HŐMÉRSÉKLETVÁLTOZÁS A hőmérsékletváltozás az egyik leglényegesebb zavaró hatás. HOOKE törvény G ε= σ / E ahol ε = l / l0 σ = G / A G Ez a statikus karakterisztika l 16 márc. 14

15 A hőmérsékletváltozás is okoz hosszváltozást lh = α l0 T G T l Méréskor nem tudjuk a két hatást szétválasztani A súlyskála csak egy adott hőmérsékleten lesz pontos. Lineáris rendszerre alkalmazzuk a szuperpozíció elvét. Súly l1 = l0 G / A E Hőmérséklet változás l2 = α l0 T 16 márc. 15

16 Végül: G = α A E T abszolút hiba nem függ a súlytól Hogyan csökkenthető? 1. Mérni a hőmérsékletet. 2. A jelátalakítót úgy kell kialakítani, hogy a hibát csökkentse. A. KÜLÖNBSÉGI / differenciál / mérés Két azonos mérőelem a mérendő mennyiség csak az egyikre hat. G esetén!!! Rugalmassági modulusz hőmérsékletfüggése?! Csak lineáris karakterisztika 16 márc. 16

17 B KOMPENZÁCIÓ -olyan mérőrendszer, ahól a mérendő mennyiség hatását vele megegyező ismert nagyságú hatással kiegyenlítjük. G Legpontosabb módszer -két azonos rúd -azonos külső feltétel Lényeges alkotóelemek: 1. Két azonos mérőelem. 2. Különbségképző szerkezet. 3. Nullindikátor. 16 márc. 17

18 IDŐ A mérőrendszerek és elemeik időben változtatják tulajdonságaikat. STABILITÁS Rövid idő Hosszú idő zavarérzékenység öregedés 16 márc. 18

19 VISSZAHATÁS A mérendő mennyiségnek a mérés következtében előálló megváltozását visszahatásnak nevezzük. 100 l 100 C levegő L=10cm A=0,1cm 2 Fém Hőmérő T = 4,5 C 16 márc. 19

20 REFERENCIA FELTÉTELEK Azok a környezeti körülmények, amelyek mellett érvényesek a mérőrendszer szavatolt minőségi jellemzői. -megfelelő működés feltételei károsodás raktározás 16 márc. 20

21 EGYÉB ZAVARÁSOK Villamos eszközökben a ZAJ Jellemzésére: jel / zaj viszony 10 log ( Pjel / Pzaj ) SZÓRÁSOK Hálózat 50 Hz árnyékolás HISZTERÉZIS A kimeneti mennyiség a változás irányától is függ. SURLÓDÁS Mechanikai eszközökben. Érzéketlenségi sáv. 16 márc. 21

22 16 márc. 22