Размещено на http://www.allbest.ru/

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ
• 1.1 Понятие о температуре и об устройствах измерения температур
• 1.2 Температурные шкалы
• 1.3 Международная температурная шкала
• 2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
• 2.1 Контактный метод для измерения температуры
• 2.2 Методы испытания и внедрения приборов для измерения температуры
• 2.3 Разработка программ и методик испытаний
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

В различные исторические периоды состояние мер и измерительной техники находилось в прямой зависимости от хозяйственной деятельности, религиозных и других факторов жизни общества.

В 1790 году Учредительным собранием Франции был поставлен вопрос о создании и узаконении единой и обязательной для всех контролируемой государственной системы мер. В 1799 году на хранение в архив Французской республики были переданы платиновые эталоны метра и килограмма. Вся совокупность метрических мер, созданных и узаконенных во Франции в конце XVIII века, легла в основу метрической системы мер, некоторые единицы вошли в качестве основных в Международную систему единиц (СИ).

Механика была первой из наук, где применялись единицы измерения. В прошлом существовало несколько вариантов систем единиц, но постепенно общепринятой стала система СГС (сантиметр, грамм, секунда). Затем была разработана система МКС (метр, килограмм, секунда).

В 1867 году в Париже был организован Международный комитет мер и весов, основная задача которого состояла в тщательном изучении метрических мер, сравнение их с другими мерами, выявлении и разработке возможностей использования их внутри каждой страны и для международных отношений.

Электроизмерительные приборы, имеющие более 250-летнюю историю, обязаны своим развитием работам А. Вольта, А. Ампера, М. Фарадея. Им принадлежит первенство в создании приборов прямого преобразования - гальванометров, амперметров, вольтметров и так далее.

История создания приборов уравновешивающего преобразования начинается с 1841 года, когда были предложены мостовой метод измерения (мост Уитстона) и компенсационный метод измерения постоянного напряжения (компенсатор Поггендорфа). Кроме того, в XIX веке найдены основные принципы неэлектрических величин в электрические: термоэлектрический эффект (Т. Зеетек, У. Томсон), пьезоэффект, тензоэффект (О. Д. Хвольсон).

Дальнейшему развитию электроизмерительных приборов способствовало изобретение электронной лампы: в 1904 году появился диод, а в 1910 году - триод и пентод. Сочетание усилителей и выпрямителей с магнитоэлектрическим измерительным механизмом позволило создать электронные вольтметры, частотомеры, фазометры.

Изобретение электронно-лучевой трубки в 1911 году привело к созданию электронно-лучевого осциллографа, который стал универсальным электроизмерительным прибором. Развитие электроники привело к разработке автоматических компенсаторов и мостов. Таким образом, классическая электроизмерительная техника дополнилась приборами с автоматическим уравновешиванием и электронными измерительными приборами.

Высокопроизводительная, экономичная и безопасная работа различных технологических агрегатов требует применения современных методов и средств измерения величин, характеризующих ход производственного процесса и состояние оборудования.

Основными параметрами (величинами), которые необходимо контролировать при работе агрегатов, является температура различных сред; расход, давление, состав газов и жидкостей; состав металлов; геометрические размеры проката. Автоматическими приборами измеряется температура: в рабочих пространствах металлургических печей, выплавляемого и нагреваемого металла, элементов огнеупорной кладки, конструкции регенераторов и рекуператоров, а также продуктов сгорания топлива.

Температура является одним из важнейших параметров технологических процессов. Она обладает некоторыми принципиальными особенностями, что обусловливает необходимость применения большого количества методов и технических средств для ее измерения.

Задачами курсовой работы является:

1. На основе теоретического анализа литературы рассмотреть принцип работы контактного метода при измерении температуры.

2. Раскрыть методы испытания приборов для измерения температуры.

3. Определить внедрение приборов для измерения температуры.



1. Основные положения и понятия

1.1 Понятие о температуре и об устройствах измерения температур

Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Температура может быть определена как параметр теплового состояния. Значение этого параметра обусловливается средней кинетической энергией поступательного движения молекул данного тела.

При соприкосновении двух тел, например, газообразных, переход тепла от одного тела к другому будет происходить до тех пор, пока значения средней кинетической энергии поступательного движения молекул этих тел не будут равны. С изменением средней кинетической энергии движения молекул тела изменяется степень его нагретости, а вместе с тем изменяются также физические свойства тела. При данной температуре кинетическая энергия каждой отдельной молекулы тела может значительно отличаться от его средней кинетической энергии.

Поэтому понятие температуры является статистическим и применимо только к телу, состоящему из достаточно большого числа молекул; в применении к отдельной молекуле оно бессмысленно.

К пространству со значительно разреженной материей статистические законы неприменимы. Температура в этом случае определяется мощностью потоков лучистой энергии, пронизывающей тело, и равна температуре абсолютно черного тела с такой же мощностью излучения. Известно, что с развитием науки и техники понятие «температура» расширяется. Например, при исследованиях высокотемпературной плазмы было введено понятие «электронная температура», характеризующее поток электронов в плазме.

Возможность измерять температуру термометром основывается на явлении теплового обмена между телами с различной степенью нагретости и на изменении термометрических (физических) свойств веществ при нагревании.

Следовательно, для создания термометра и построения температурной шкалы, казалось бы, возможно выбрать любое термометрическое свойство, характеризующее состояние того или иного вещества и на основании его изменений построить шкалу температур. Однако сделать такой выбор не так легко, так как термометрическое свойство должно однозначно изменяться с изменением температуры, не зависеть от других факторов и допускать возможность измерения его изменений сравнительно простым и удобным способом. В действительности нет ни одного термометрического свойства, которое бы в полной мере могло удовлетворить этим требованиям во всем интервале измеряемых температур.

На примере ртутного и спиртового термометра обычного типа видно, что если шкалы их между точками, соответствующими температурам кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении, разделить на 100 равных частей (считая за 0 точку таяния льда), то очевидно, что показания обоих термометров ртутного и спиртового будут одинаковы в точках 0 и 100, потому что эти температурные точки были приняты за исходные для получения основного интервала шкалы. Если этими термометрами будем измерять одинаковую температуру какой-либо среды не в этих точках, то показания их будут различны, так как коэффициенты объемного теплового расширения ртути и спирта различно зависят от температуры.

Термометром называют устройство (прибор), служащее для измерения температуры путем преобразования ее в показания или сигнал, являющийся известной функцией температуры.

Чувствительным элементом термометра называют часть термометра, преобразующую тепловую энергию в другой вид энергии для получения информации о температуре. Различают термометры контактные и бесконтактные. Чувствительный элемент контактного термометра входит в непосредственное соприкосновение с измеряемой средой. Пирометром называют бесконтактный термометр, действие которого основано на использовании теплового излучения нагретых тел. Термокомплектом называют измерительную установку, состоящую из термометра, не имеющего собственной шкалы, и вторичного прибора, преобразующего выходной сигнал термометра в численную величину.

1.2 Температурные шкалы

Первым устройством, созданным для измерения температуры, считают водяной термометр Галилея (1597 г.). Термометр Галилея не имел шкалы и был, по существу, лишь индикатором температуры. Полвека спустя, в 1641 г., неизвестным для нас автором был изготовлен термометр со шкалой, имеющей произвольные деления.

Спустя еще полвека Ренальдини впервые предложил принять в качестве постоянных точек, характеризующих тепловое равновесие, точки плавления льда и кипения воды. При этом температурной шкалы еще не существовало.

Первая температурная шкала была предложена и осуществлена Д.Г. Фаренгейтом (1724 г). Температурные шкалы устанавливались произвольным выбором нулевой и других постоянных точек и произвольным принятием интервала температуры в качестве единицы. Фаренгейт не был ученым. Он занимался изготовлением стеклянных приборов. Ему стало известно, что высота столба ртутного барометра зависит от температуры.

Это навело его на мысль создать стеклянный ртутный термометр с градусной шкалой. В основу своей шкалы он положил три точки: 1 - «точка сильнейшего холода (абсолютный нуль)», получаемая при смешениях в определенных пропорциях воды, льда и нашатыря, и принятая им за нулевую отметку (по нашей современной шкале, равная примерно -17,8°С); 2- точка плавления льда, обозначенная им +32°, и 3 - нормальная температура человеческого тела, обозначенная +96° (по нашей шкале +35,6°С). Температура кипения воды первоначально не нормировалась и лишь позднее была установлена +212° (при нормальном атмосферном давлении). Через несколько лет, в 1731 г. Р.А. Реомюр предложил использовать для стеклянных термометров спирт такой концентрации, который при температуре плавления льда заполнял бы объем в 1000 объемных единиц, а при температуре кипения расширялся бы до 1080 единиц. Соответственно температуру плавления льда Реомюр предложил первоначально обозначить 1000°, а кипения воды 10800 (позднее 0° и 80°).

В 1742 г. А. Цельсий, используя ртуть в стеклянных термометрах, обозначил точку плавления льда за 100°, а точку кипения воды за 0°. Такое обозначение оказалось неудобным и спустя 3 года Штремер (или возможно К. Линней) предложил изменить обозначения, принятые вначале Цельсием, на обратные. Был предложен и ряд других шкал. М. В. Ломоносов предложил жидкостный термометр со шкалой 150° в интервале от точки плавления льда до точки кипения воды.

И.Г. Ламберт (1779 г.) предлагал воздушный термометр со шкалой 375°, принимая за 1° одну тысячную часть расширения объема воздуха. Известны также попытки создать термометры на основе расширения твердых тел (П. Мушен-брук, 1725 г.)

Все предлагаемые температурные шкалы строились (за редким исключением) одинаковым путем: двум (по меньшей мере) постоянным точкам присваивались определенные числовые значения и предполагалось, что видимое термометрическое свойство используемого в термометре вещества линейно связано с температурой. Но в дальнейшем выяснилось, что термометры, построенные на базе различных термометрических веществ с равномерной градусной шкалой, давали при температурах, отличающихся от температур постоянных точек, различные показания. Последние становились особенно заметными при высоких (много больших температуры кипения воды) и очень низких температурах.

В 1848 г. Кельвин (У. Томсон) предложил построить температурную шкалу на термодинамической основе, приняв за нулевое значение температуру абсолютного нуля и обозначив температуру плавления льда +273,1°.

Термодинамическая температурная шкала базируется на втором законе термодинамики. Как известно, работа в цикле Карно пропорциональна разности температур и не зависит от термометрического вещества. Один градус по термодинамической шкале соответствует такому повышению температуры, которое отвечает 1/100 части работы по циклу Карно между точками плавления льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Термодинамическая шкала тождественна шкале идеального газа, построенной на зависимости давления идеального газа от температуры. Законы изменения давления от температуры для реальных газов отклоняются от идеальных, но поправки на отклонения реальных газов невелики и могут быть установлены с высокой степенью точности. Поэтому, наблюдая за расширением реальных газов и вводя поправки, можно оценить температуру по термодинамической шкале.

По мере расширения научных наблюдений и развития промышленного производства возникла естественная необходимость установить какую-то единую температурную шкалу.

Первая попытка в этом направлении была предпринята в 1877 г., когда Международный комитет мер и весов принял в качестве основной температурной шкалы стоградусную водородную шкалу. За нулевую отметку была принята точка таяния льда, а за 100° - точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. Температура определялась по давлению водорода в постоянном объеме. Нулевая отметка соответствовала давлению 1000 мм. рт. ст. Градусы температуры по этой шкале очень близко совпадали с градусами термодинамической шкалы, однако практическое применение водородного термометра ограничивалось из-за небольшого интервала температур примерно от -25 до +100°. В начале XX в. широко применялись шкалы Цельсия (или Фаренгейта - в англо-американских странах) и Реомюра, а в научных работах - также шкалы Кельвина и водородная.

измерение температура контактный метод

1.3 Международная температурная шкала

Для определения значения температуры какого-либо тела необходимо выбрать эталон температуры, то есть тело, которое при определённых условиях, равновесных и достаточно легко воспроизводимых, имело бы определённое значение температуры. Это значение температуры является реперной точкой соответствующей шкалы температур - упорядоченной последовательности значений температуры, позволяющей количественно определять температуру того или иного тела. Температурная шкала позволяет косвенным образом определять температуру тела путем прямого измерения какого-либо его физического параметра, зависящего от температуры.

Наиболее часто при получении шкалы температур используются свойства вода. Точки таяния льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении выбраны в качестве реперных точек в современных (но не обязательно изначальных) температурных шкалах, предложенных Андерсом Цельсием (1701-1744), Рене Антуаном Фершо Реомюром (1683 - 1757), Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686-1736). Последний создал первые практически пригодные спиртовой и ртутный термометры, широко используемые до сих пор. Температурные шкалы Реомюра и Фаренгейта применяют в настоящее время в США, Великобритании и некоторых других странах.

Введенную в 1742 году температурную шкалу Цельсия, который предложил температурный интервал между температурами таяния льда и кипения воды при нормальном давлении (1 атм или 101 325 Па) разделить на сто равных частей (градусов Цельсия), широко используют и сегодня, правда в уточненном виде, когда один градус Цельсия считается равным одному кельвину. При этом температура таяния льда берется равной 0 °C, а температура кипения воды становится приблизительно равной 99,975 °C. Возникающие при этом поправки, как правило, не имеют существенного значения, так как большинство используемых спиртовых, ртутных и электронных термометров не обладают достаточной точностью (поскольку в этом обычно нет необходимости). Это позволяет не учитывать указанные, очень небольшие поправки.

После введения Международной системы единиц (СИ) к применению рекомендованы две температурные шкалы. Первая шкала - термодинамическая, которая не зависит от свойств используемого вещества (рабочего тела) и вводится посредством цикла Карно. Эта температурная шкала подробно рассмотрена в третьей главе. Отметим только, что единицей измерения температуры в этой температурной шкале является один кельвин (1 К), одна из семи основных единиц в системе СИ.

Эта единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона (лорда Кельвина) (1824-1907), который разрабатывал эту шкалу и сохранил величину единицы измерения температуры такой же, как и в температурной шкале Цельсия. Вторая рекомендованная температурная шкала - международная практическая. Эта шкала имеет 11 реперных точек - температуры фазовых переходов ряда чистых веществ, причём значения этих температурных точек постоянно уточняются. Единицей измерения температуры в международной практической шкале также является 1 К.

В настоящее время основной реперной точкой, как термодинамической шкалы, так и международной практической шкалы температур является тройная точка воды. Эта точка соответствует строго определенным значениям температуры и давления, при которых вода может одновременно существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. Причем, если состояние термодинамической системы определяется только значениями температуры и давления, то тройная точка может быть только одна. В системе СИ температура тройной точки воды принята равной 273,16 К при давлении 609 Па. Кроме задания реперных точек, определяемых с помощью эталона температуры, необходимо выбрать термодинамическое свойство тела, описывающееся физической величиной, изменение которой является признаком изменения температуры или термометрическим признаком. Это свойство должно быть достаточно легко воспроизводимо, а физическая величина - легко измеряемой. Измерение указанной физической величины позволяет получить набор температурных точек (и соответствующих им значений температуры), промежуточных по отношению к реперным точкам.

Тело, с помощью измерения термометрического признака которого осуществляется измерение температуры, называется термометрическим телом.

Термометрическими признаками могут быть изменения: объёма газа или жидкости, электрического сопротивления тел, разности электрического потенциала на границе раздела двух проводящих тел и т.д. Соответствующие этим признакам приборы для измерения температуры (термометры) будут: газовый и ртутный термометры, термометры, использующие в качестве датчика термосопротивление или термопару.

По принципу действия все термометры делятся на следующие группы, которые используются для различных интервалов температур:

Термометры расширения от - 260 до +700 °С, основанные на изменении объемов жидкостей или твердых тел при изменении температуры.

Манометрические термометры от - 200 до +600 °С, измеряющие температуру по зависимости давления жидкости, пара или газа в замкнутом объеме от изменения температуры.

Термометры электрического сопротивления стандартные от -270 до +750 °С, преобразующие изменение температуры в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников.

Термоэлектрические термометры (или пирометры), стандартные от -50 до +1800 °С, в основе преобразования которых лежит зависимость значения электродвижущей силы от температуры спая разнородных проводников.

Пирометры излучения от 500 до 100000 °С, основанные на измерении температуры по значению интенсивности лучистой энергии, испускаемой нагретым телом,

Термометры, основанные на электрофизических явлениях от -272 до +1000 °С (термошумовые термоэлектрические преобразователи, объемные резонансные термопреобразователи, ядерные резонансные термопреобразователи).



2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Контактный метод для измерения температуры

Существуют два основных способа для измерения температур - контактные и бесконтактные. Контактные способы основаны на непосредственном контакте измерительного преобразователя температуры с исследуемым объектом, в результате чего добиваются состояния теплового равновесия преобразователя и объекта. Этому способу присущи свои недостатки.

Температурное поле объекта искажается при введении в него термоприемника. Температура преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта. Верхний предел измерения температуры ограничен свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики. Кроме того, ряд задач измерения температуры в недоступных вращающихся с большой скоростью объектах не может быть решен контактным способом.

Газовый термометр постоянного объёма (рисунок 1) состоит из термометрического тела - порции газа, заключенной в сосуд, соединенный с помощью трубки с манометром.

Измеряемая физическая величина (термометрический признак), обеспечивающая определение температуры, - давление газа при некотором фиксированном объёме. Постоянство объёма достигается тем, что вертикальным перемещением левой трубки уровень в правой трубке манометра доводится до одного и того же значения (опорной метки) и в этот момент производится измерения разности высот уровней жидкости в манометре.

Учет различных поправок (например, теплового расширения стеклянных деталей термометра, адсорбции газа и т.д.) позволяет достичь точности измерения температуры газовым термометром постоянного объема, равной одной тысячной кельвина.

Рисунок 1 - Газовый термометр постоянного объема

Где:

1 -- баллон, заполненный газом (Не, N2);

2 -- соединит. трубка;

3 -- устройство для измерения давления (манометр).

Газовые термометры имеют то преимущество, что температура, определяемая с их помощью, при малых плотностях газа не зависит от природы используемого газа, а шкала газового термометра - хорошо совпадает с абсолютной шкалой температур.

Газовые термометры используют для градуировки других видов термометров, например, жидкостных. Они более удобны на практике, однако, шкала жидкостного термометра, проградуированного по газовому, оказывается, как правило, неравномерной. Это связано с тем, что плотность жидкостей нелинейным образом зависит от их температуры.

Жидкостной термометр (рисунок 2) - это наиболее часто используемый в обыденной жизни термометр, основанный на изменении объёма жидкости при изменении её температуры.

В ртутно-стеклянном термометре термометрическим телом является ртуть, помещенная в стеклянный баллон с капилляром.

Термометрическим признаком является расстояние от мениска ртути в капилляре до произвольной фиксированной точки. Ртутные термометры используют в диапазоне температур от -35 С° до нескольких сотен градусов Цельсия.

Рисунок 2 - Жидкостной термометр

Другими видами широко распространённых жидкостных термометров являются спиртовой (от -8 °C до +8 °C) и пентановый (от -200 °C до +35°C). Отметим, что воду нельзя применять в качестве термометрического тела в жидкостном термометре: объём воды с повышением температуры сначала падает, а потом растёт, что делает невозможным использование объема воды в качестве термометрического признака.

С развитием измерительной техники, наиболее удобными техническими видами термометров стали те, в которых термометрическим признаком является электрический сигнал. Это термосопротивления (металлические и полупроводниковые) и термопары.

В металлическом термометре сопротивления измерение температуры основано на явлении роста сопротивления металла с ростом температуры. Для большинства металлов вблизи комнатной температуры эта зависимость близка к линейной, а для чистых металлов относительное изменение их сопротивления при повышении температуры на 1 К (температурный коэффициент сопротивления) имеет величину близкую к 4*10-3 1/К.

Термометрическим признаком является электрическое сопротивление термометрического тела - металлической проволоки. Чаще всего используют платиновую проволоку, а также медную проволоку или их различные сплавы. Диапазон применения таких термометров от водородных температур (~20 К) до сотен градусов Цельсия. При низких температурах в металлических термометрах зависимость сопротивления от температуры становится существенно нелинейной, и термометр требует тщательной калибровки.

В полупроводниковом термометре сопротивления (термисторе) измерение температуры основано на явлении уменьшения сопротивления полупроводников с ростом температуры. Так как температурный коэффициент сопротивления полупроводников по абсолютной величине может значительно превосходить соответствующий коэффициент металлов, то и чувствительность таких термометров может значительно превосходить чувствительность металлических термометров.

Специально изготовленные полупроводниковые термосопротивления могут быть использованы при низких (гелиевых) температурах порядка нескольких кельвин. Однако следует учитывать то, что в обычных полупроводниковых сопротивлениях возникают дефекты, обусловленные воздействием низких температур.

Это приводит к ухудшению воспроизводимости результатов измерений и требует использования в термосопротивлениях, специально подобранных полупроводниковых материалов.

Другой принцип измерения температуры реализован в термопарах. Термопара (рисунок 3) представляет собой электрический контур, спаянный из двух различных металлических проводников, один спай которых находится при измеряемой температуре (измерительный спай), а другой (эталонный спай) - при известной температуре, например, при комнатной температуре.

Из-за разности температур спаев возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС), измерение которой позволяет определять разность температур спаев, а, следовательно, температуру измерительного спая.

В таком термометре термометрическим телом является спай двух металлов, а термометрическим признаком - возникающая в цепи термо-ЭДС. Чувствительность термопар составляет от единиц до сотен мкВ/К, а диапазон измеряемых температур от нескольких десятков кельвин (температуры жидкого азота) до полутора тысяч градусов Цельсия.

Для высоких температур применяются термопары из благородных металлов. Наибольшее применение нашли термопары на основе спаев следующих материалов: медь-константан, железо-константан, хромель-алюмель, платинородий - платина.

Рисунок 3 - Термопара

Следует отметить, что термопара способна измерить только разность температур измерительного и свободного спаев. Свободный спай находится, как правило, при комнатной температуре. Поэтому для измерения температуры термопарой необходимо использовать дополнительный термометр для определения комнатной температуры или систему компенсации изменения температуры свободного спая.

В радиотехнике часто применяют понятие шумовой температуры, равной температуре, до которой должен быть нагрет резистор, согласованный с входным сопротивлением электронного устройства, чтобы мощность тепловых шумов этого устройства и резистора были равными в определенной полосе частот. Возможность введения такого понятия обусловлена пропорциональностью средней мощности шума (среднего квадрата шумового напряжения на электрическом сопротивлении) абсолютной температуре сопротивления.

Это позволяет использовать шумовое напряжение в качестве термометрического признака для измерения температуры.

Шумовые термометры используются для измерения низких температур (ниже нескольких кельвинов), а также в радиоастрономии для измерения радиационной (яркостной) температуры космических объектов.

2.2 Методы испытания и внедрения приборов для измерения температуры

Работы по испытанию и сертификации являются неотъемлемой частью процесса практического внедрения новых технологий, материалов и оборудования для измерения температуры.

Специалистами выполняются работы по нормативно-техническому обеспечению внедрения современных материалов, технологий и оборудования для измерения температуры.

Разрабатываются:

- стандарты организаций;

- руководства по эксплуатации;

- инструкции различного назначения;

- программы и методики испытаний;

- технологические карты;

- технические условия.

Монтаж приборов осуществляют в соответствии с проектом, техническими условиями, инструкциями заводов-изготовителей и условиями эксплуатации. Места установки приборов, аппаратуры и запорной арматуры (кранов, вентилей, переключателей) должны быть доступны и удобны для обслуживания, а также хорошо освещены. В труднодоступных местах для удобства обслуживания приборов и аппаратуры проектом должны быть предусмотрены, а строительной организацией установлены лестницы, площадки и т.п.

Внедрение приборов для измерения температуры доказало свою эффективность. Развитие и совершенствование технологий определяет тенденцию в испытаниях к увеличению количества измерительных каналов различных типов, увеличению частотного диапазона измерений.

2.3 Разработка программ и методик испытаний

Метрологическая служба предприятия совместно с другими подразделениями проводит различные испытания на всех стадиях производства, что является неотъемлемой частью повышения и управления качеством продукции.

Испытания опытных образцов преследуют цель объективного выявления технических и эксплуатационных свойств вновь разработанного изделия.

При этом результаты испытаний должны выражаться преимущественно в количественных оценках соответственно заданным в ТЗ показателям.

Эти оценки должны служить для составления ТУ на новые изделия и установления в них оптимальных научно-обоснованных и взаимно увязанных норм и предельных отклонений на показатели качества будущей серийной и массовой продукции. Программа испытаний опытных образцов должна предусматривать ряд обязательных данных:

1. Необходимое количество образцов, подвергаемых одновременным (параллельным) испытаниям.

2. Характер режима испытаний (эксплуатационные, умеренные, форсированные).

3. Длительность испытаний.

4. Необходимые средства измерений.

5. Точность измерений наблюдаемых значений в ходе испытаний.

6. Порядок регистрации отказов и неисправностей, выявляемых при испытаниях.

Типовые испытания проводят с целью эффективности и целесообразности предлагаемых изменений продукции или технологий ее изготовления, которые могут повлиять на технические характеристики продукции и ее эксплуатацию.

Программа типовых испытаний должна включать:

1. Необходимые испытания из состава приемо-сдаточных.

2. Требования к количеству единиц продукции, которое достаточно для уверенной оценки эффективности внесенных изменений.

3. Необходимые сведения из состава периодических испытаний.

4. Указание об использовании единиц продукции после проведения типовых испытаний.

Приемо-сдаточные и периодические испытания проверяют с целью контроля качества и приемки изготовленной продукции.

Эти испытания в совокупности должны обеспечивать достоверную проверку всех свойств выпускаемой продукции, подлежащих контролю на соответствие требованиям стандартов (ГОСТ 15.309-98 «Испытания и приемка выпускаемой продукции»).

В программу и методику этих испытаний включают следующие разделы:

1. Требования к продукции, подлежащие контролю (включая требования по безопасности, охране здоровья и окружающей среды, в том числе гармонизированные с требованиями международных документов).

2. Категории и виды испытаний, включая состав проверок, последовательность их проведения и распределение проверок по категориям испытаний с учетом приложения (при наличии категорий самостоятельных испытаний на надежность, радиационную стойкость и других документах должна быть, дана ссылка на программы и методики испытаний).

3. Планы контроля.

4. Методы испытаний, условия (режимы) испытаний.

5. Требования к средствам испытаний (пределы измерений, пределы допускаемых погрешностей, расходуемые материалы, безопасность для здоровья персонала и для окружающей среды и др.).

6. Требования по количеству единиц продукции, отбираемых для каждой категории (вида, группы) испытаний, установленной в документах, а также по порядку отбора единиц продукции.

7. Требования по подготовке к проведению испытаний.

8. Порядок обработки данных, полученных при испытаниях, и критерии принятия решений по ним, а также порядок оформления и представления результатов испытаний.

9. Требования по принимаемые решениям и области распространения результатов испытаний.

Периодические (контрольные) испытания выпускаемой продукции, проводятся в объемах и в сроки, установленные в НТД, с целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения ее выпуска, при этом качество продукции обеспечивается:

1. Стабильностью технологического процесса изготовления.

2. Качеством разработки действующей НТД.

3. Эффективностью методов контроля и испытаний.

Программа контрольных испытаний содержит следующие разделы:

1. В «Вводной части» указывается область распространения методики.

2. В разделе "Объект испытаний" указывают:

-наименование изделия, его индекс, обозначение, стадия разработки;

-перечень составных частей, замены которых предусмотрены в процессе испытаний;

-число испытуемых объектов и порядок их отбора;

-комплектность испытуемых объектов;

-наработку объектов до начала испытаний;

3. В разделе "Метрологическое обеспечение испытаний" приводят перечень мероприятий по метрологическому обеспечению испытаний с распределением задач и ответственности организаций (предприятия), участвующих в испытаниях, за выполнение соответствующих мероприятий.

4. В разделе "Отчетность" указывают перечень отчетных документов, которые должны оформлять в процессе испытаний и по их завершении, с указанием организаций и предприятий, разрабатывающих, согласующих и утверждающих их, и сроки оформления этих документов.

Методика испытаний должна содержать:

1. Вводную часть, в которой указывают область распространения методики испытаний, особенности функционирования данной группы однородной продукции, возможные ограничения по применению методики испытаний.

2. В разделе "Объект испытаний" указывают наименование, индекс и состав объекта испытаний, а также особенности его функционирования, существенные для применения методики.

3. В разделе "Цель испытаний" указывают конечную цель проверки показателей надежности и перечень заключений, которые могут явиться результатами испытаний.

4. В разделе "Общие положения" должны быть проведены: определения контролируемых показателей, если они не определены в стандарте или другой нормативно-технической документации, регламентирующей терминологию; обоснование избранного метода испытаний; поясняющие сведения, относящиеся к объекту испытаний.

5. В разделе «Контролируемые показатели и расчетные соотношения» должны быть приведены:

-перечень показателей, подлежащих контролю;

-критерии отказа и предельного состояния;

-планы испытаний для каждого контролируемого показателя,

-предусмотренного в программе испытаний;

-расчетные соотношения и формулы (математическая модель), по которым

-рассчитывают контролируемые показатели. Соотношения и формулы должны быть приведены в конечном виде (без выводов) с объяснением символов, обозначений и коэффициентов;

6. В разделе "Условия и порядок проведения испытаний" должны быть указаны:

-условия проведения испытаний (продолжительность, периодичность,

-цикличность испытаний и последовательность воспроизведения внешних воздействий);

-требования к квалификации обслуживающего персонала;

-требования техники безопасности;

-особенности функционирования испытуемых и привлекаемых к испытаниям

-средств, порядок их взаимодействия;

-порядок учета наработки объектов испытаний и времени их проверки;

-условия содержания, технического обслуживания, диагностирования и режимы работы испытуемых образцов;

-технологическая документация на проведение каждого вида технического

-обслуживания и ремонта, подготовленная разработчиком (изготовителем) изделия или

-согласованная с ним, предусматривающая последовательность выполнения операций

-технического обслуживания и ремонта и сетевые графики их проведения;

-перечень и характеристика средства технического обслуживания и ремонта;

7. В разделе "Цель испытаний" указывают конкретные цели и задачи, которые должны быть достигнуты и решены в процессе испытаний на надежность.

8. В разделе "Общие положения" указывают:

-перечень руководящих документов, на основании которых проводят испытания;

-периодичность, место и продолжительность проведения испытаний;

-перечень ранее проведенных испытаний;

-перечень представляемых на испытания документов, откорректированных по результатам ранее проведенных испытаний;

9. В разделе "Объем испытаний" указывают:

-перечень этапов испытаний и проверок, номенклатуру и значения

-показателей, подлежащих контролю;

-виды испытаний для контроля каждого показателя, последовательность их проведения и режимы испытаний;

-исходные данные для планирования испытаний каждого вида или

-непосредственно планы контроля показателей (тип плана, объем выборки, правила принятия решения);

-перечень видов и операций технического обслуживания и ремонта;

-перечень и критерии отказов (предельных состояний) изделий, учитываемых

-при контроле показателей надежности;

-содержание и порядок подготовки изделий к испытаниям;

-требования к наработке испытуемых образцов в процессе испытаний.

При проведении испытаний нескольких образцов (партии образцов) должно быть указано их распределение по видам испытаний, а для изделий многократного применения - число циклов функционирования на каждом виде и режиме испытаний:

-перечень работ, проводимых после завершения испытаний, требования к ним, объем и порядок проведения, в том числе:

-осмотр (без разборки или с разборкой) и описание состояния испытуемых образцов;

-фотографирование, при необходимости, образцов, их узлов, деталей, мест. -коррозии, а также характерных повреждений и поломок;

-перечень видов и операций при техническом обслуживании и текущем ремонте устанавливается в соответствии с инструкциями (правилами) по техническому обслуживанию и текущему ремонту;

-учет объема работ по восстановлению деталей и сборочных единиц для определения значений показателей ремонтопригодности допускается только в том случае, когда их восстановление осуществляется по стандартизованной документации, согласованной с разработчиком (изготовителем);

10. В разделе «Условия и порядок проведения испытаний» указывают условия проведения испытаний (характеристика мест испытаний, время года и суток, температура окружающей среды, температурный градиент, давление и влажность окружающей среды, скорость ветра, запыленность, уровень радиации и вибрации и т.д.) с оценкой, при необходимости, степени их приближения к условиям эксплуатации, заданным в техническом задании и нормативно-технической документации, а также допустимые значения отклонения условий испытаний от заданных:

-условий начала и завершения отдельных этапов испытаний;

-ограничения на условия проведения испытаний; -порядок и правила контроля показателей надежности, указанные в виде ссылок на нормативно-техническую документацию, регламентирующие методы испытаний на надежность изделий конкретного вида; -требования к техническому обслуживанию и ремонту образцов в процессе испытаний, периодичность и место проведения;

-перечень средств технологического оснащения, используемых при испытаниях, и порядок их подготовки к применению;

-меры, обеспечивающие безопасность и безаварийность проведения испытаний, включая использование средств оперативной технической диагностики и аварийной защиты объекта испытаний;

-порядок взаимодействия организаций (предприятий), участвующих в испытаниях;

-порядок привлечения экспертов для исследования отказов испытуемых образцов в процессе проведения испытаний;

-требования к квалификации, опыту по уровню ознакомления с изделием и численности персонала, проводящего испытания, техническое обслуживание и ремонт, порядок его допуска к испытаниям; при необходимости, меры, обеспечивающие безопасность и безаварийность проведения испытаний рекомендуется оформлять в виде подраздела "Требования безопасности труда", в котором указывают основные требования к обеспечению безопасности труда в соответствии с требованиями конструкторской документацией, стандартов системы безопасности труда и другой нормативно-технической документации по технике безопасности;

-характеристика условий проведения испытаний;

-наработка каждого образца в различных режимах работы и (или) суммарная -наработка образцов в процессе испытаний;

-методы контроля объекта испытаний (внешний осмотр, проведениеизмерений и др.); -последовательность выполнения операций при проверках с указанием -контрольных точек, способов и числа измерений, используемых средств измерений и описанием выполняемых регулировок, операций с переключателями, схем расположения и включения приборов.

Если в процессе испытаний используют метод моделирования, то должны быть указаны принцип моделирования, порядок применения результатов моделирования, принцип и метод проверки совместимости результатов моделирования с результатами натурных экспериментов.

11. В разделе «Обработка, анализ и оценка результатов испытаний» должны быть указаны:

-источники и порядок применения статистических данных, накопленных до

-начала испытаний;

-объем обрабатываемой информации;

-методы статистической обработки результатов испытаний, применяемые в методике;

-способы обработки информации с указанием их места в процессе обработки;

-требования к виду обработанной информации;

-требования к точности обработки информации (доверительные вероятности, допускаемые относительные погрешности, риски поставщика и потребителя, браковочные и приемочные уровни контролируемых показателей); -порядок и последовательность проведения анализа результатов, полученных на выходе системы обработки, а также экспресс-анализа; -объем исходных данных с требованиями, заданными в программеиспытаний;

-критерии соответствия (несоответствия) изделий заданным требованиям к надежности;

критерии достаточности объема испытаний;

12. В разделе "Метрологическое обеспечение испытаний" для обеспечения выполнения конкретного пункта программы испытаний указывают: -состав технических средств с указанием их наименований;

-перечень средств измерений и регистрации с указанием их наименований; -число экземпляров по видам;

-перечень необходимой конструкторской и другой технологической документации; -состав имитирующих и моделирующих средств с указанием наименований и числа;

-перечень и количество материалов, в том числе расходных, необходимых для проведения испытаний.

Выбор плана контрольных испытаний определяется:

1. Видом контролируемых показателей надежности, в том числе показателей типа Т (наработка, ресурс, срок службы, срок сохраняемости, срок хранения, время восстановления и т. п.); показателей Р (вероятность безотказной работы, безотказного хранения, восстановления за заданное время, гамма-процент для заданного значения показателей типа Тит. п.); комплексных показателей.

2. Составом исходных данных (знание предполагаемого закона распределения наработок до отказа или предельного состояния, риска потребителя, риска поставщика, нормы, браковочного и приемочного значений показателей надежности, предполагаемого коэффициента вариации наработок до отказа или предельного состояния и т.п.).

3. Принятым методом контроля (одноступенчатый контроль, последовательный контроль для восстановленных и не восстановленных изделий, контроль при помощи доверительных границ).

Одноступенчатым методом целесообразно пользоваться при жестком ограничении времени, отводимого на испытания. Последовательным методом целесообразно пользоваться при ограниченном числе изделий, выделяемых для испытаний. Этот метод наиболее эффективен при испытаниях восстанавливаемых изделий. Метод доверительных интервалов рекомендуется применять при использовании данных эксплуатационных наблюдений, а также для уточнения достоверности принятого решения после одноступенчатого контроля.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Температура является одним из основных параметров, подлежащих контролю со стороны систем автоматического управления металлургическими процессами. В условиях агрессивных сред и высоких температур, наиболее подходящими для использования являются фотоэлектрические пирометры. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 °С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния температурного поля нагретого тела на измеритель, так как в процессе измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Так же фотоэлектрические пирометры обеспечивают непрерывное автоматическое измерение и регистрацию температуры, что позволяет использовать их в системах автоматического управления процессами без дополнительных затрат на приобретение и обслуживание устройств сопряжения.

В то же время измерение температуры контактными методами с помощью термометров, приводимых в тепловой контакт с объектом измерения, присущи специфические трудности, резко возрастающие по мере повышения температуры. Эти трудности связаны с выбором материала для чувствительного элемента, которые бы обеспечивали стабильность показаний и минимальное воздействие на объект измерений, с выбором изоляционных материалов для электрических термометров. Погрешности, связанные при контактных измерениях с несовершенством теплового равновесия между термометром и объектом, с плохим тепловым контактом и посторонними тепловыми влияниями могут быть значительными.

Целью данной курсовой работы является изучение принципа действия приборов для измерения температуры, работы с ними, а также анализа технического состояния.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик.

2. Никифоров А.Д., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф. Процессы управления объектами машиностроения: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2001, 455 с.

3. Иноземцев А.Н., Анцев А.В. Проект технического обслуживания, ремонта и модернизации технологического оборудования // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2009. Вып. 4. С. 70 - 79.

4. Дрогайлова Л.Н. Методы и средства измерений, испытаний и контроля: учебно-методический комлпексдля специальности «Управление качеством» / Л.Н.Дрогайлова. - Казань: Познание. 2008. - 49 с.

5. Раннев, Г.Г. Методы и средства измерений: учебник / Г.Г. Раннев, А.П. Тарасенко. - 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 332 с.

6. Бузов, Б.А. Управление качеством продукции. Технический регламент, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Б.А. Бузов .- 3-е изд., доп. - М. : Академия, 2008 .- 174 с. - Библиогр.: с.170-171 .- ISBN 978-5-7695-4913-7.

7. Жаворонков, М.А., Кузин, А.В. Электротехника и электроника: учебное пособие / М.А.Жаворонков, А.В.Кузин. М.: Академия, 2005, 394 с. Библиогр. С. 389.

8. Основы аудита: учебное пособие / под ред. М.В. Мельник. - М.: ИНФРА-М, 2008 .- 368 с. - (Высшее образование). - Библиогр.: с.354-355 .- ISBN 978-5-16-003371-6.

9. Салимова, Т.А. Управление качеством: учебник .- 2-е изд., стер. - М.: ОМЕГА-Л, 2008 .- 414 с. - (Высшая школа менеджмента) .- ISBN 978-5-370-00902-0.

10. Акулич, Н.В. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебное пособие / Н.В. Акулич - Минск: Новое знание, 2008 - 272 с.

11. Аронов, И., Штерн, Л. Стандарты ИСО 9000 в жизни: рисованный комментарий к ГОСТ Р ИСО 9000-2001 «Система менеджмента качества. Требования» / Иосиф Аронов, Леонид Штерн. - М.: КДУ, 2006. - 96 с. - ISBN 5-988227-114-4.

12. Бычкова, С.М. Аудит : учебное пособие / С.М. Бычкова, Е.Ю. Итыгилова ; под ред. Я.В. Соколова .- М. : Магистр, 2009 .- 464 с. - Библиогр.: с.461-463.

13. Аудит: Практикум: учебное пособие / под ред. Подольского В.И. - М.: ЮНИТИ, 2003. - 606 с

14. Полисюк, Г.Б., Сухачева, Г.И. Аудит. Технология проверки: Учебное пособие. - М.: Академический проект, 2005. - 170 с. - Библиогр. С. 159-167

15. Шеремет, А.Д. Аудит : учебник / А.Д. Шеремет, В.П. Суйц .- 5-е изд., перераб. и доп. - М. : ИНФРА-М, 2009 .- 448 с. - (Высшее образование) .- Библиогр.: с.445-447 .- ISBN 978-5-16-002517-9.

16. Преображенский, В.П. Теплотехнические измерения и приборы. / В.П. Преображенский - М.: Энергия, 1978. - С. 704

17. Чистяков, С.Ф., Радун Д. В. Теплотехнические измерения и приборы. / С.Ф. Чистяков - М.: Высшая школа, 1972. - С. 392

18. Никоненко, В.А., Сильд Ю.А., Иванов И.А. Разработка системы метрологического обеспечения измерительных тепловизорных приборов. - Измерительная техника, № 4, 2004. - С. 48-51.

Размещено на Allbest.ru

...