Приборостроение
Шрифт:
Передаточное число может быть определено двумя способами:
1) теоретически;
2) эмпирически
J – момент инерции поперечного сечения ленты, мм; I– свободная длина свернутой ленты, мм.
42. Приборы времени
Эти приборы в виде различных часов, как и весы, являются первыми известными приборами в истории человечества с незапамятных времен.
Сегодня перечисление только их разновидностей в быту заняло бы не одну страницу.
Приборы времени различают
Их разделяют на следующие классификационные группировки: механические; электромеханические; электронномеханические; атомно-молекулярные; синхронные; часы с непериодическим процессом.
Как видно из вышеприведенного списка, измерение времени проводится маятником в механических часах и временем разрядки или зарядки конденсатора до заданной емкости в электронных. В этом промежутке есть приборы, измеряющие время, которые используют импульсы электрического тока; квантовые свойства вещества; роторы электродвигателей и многое другое.
В каждом случае вопросы точности и погрешности измерений имеют свою специфику. Во всех случаях измерение времени сводится (или исходит) к установлению соответствия между двумя или более системами колебаний.
Поэтому, говоря о метрологических характеристиках часов в первую очередь имеют в виду постоянство частоты колебаний (или автоколебаний), с которым связано измерение: точность измерений задается именно этим постоянством.
Кроме этого, внешнего источника сигнала времени, немаловажна точность колебаний собственной колебательной системы: а это – вопросы проектирования и производства.
Для приборов, предназначенных для показания текущего времени, введен параметр поправки показаний прибора:
U = Т1– Тпр,
в которой Т1 – точное время; Тпр – показания прибора. Это измерение называют суточным ходом прибора.
w = U2 – U1,
для разных часов 180 > w > 10– 7 c, где U1, U2 – поправки, соответствующие началу первых и следующих суток.
Но суточный ход может отклоняться от правильного (отстать или спешить) или зависеть от вариации (от специфических свойств системы измерения времени (часы: кварцевые, маятниковые, карманные, наручные и прочие)). У каждого прибора имеется своя специфика, следовательно, свой суточный ход.
Для учета роли случайных факторов в отклонении суточного хода l пользуются формулой:
Lk = wk – wср
W1 + W 2 + … + Wn
где
—средний суточный ход за n – суток; Ik – отклонение суточного хода за К-ные сутки.
Если w < 0 – часы спешат; w > 0 – часы отстают.
43. Приборы времени специального назначения
Для оперирования в быту и решения технических вопросов параметры U, w оказываются достаточными. Но там, где требуется наибольшая точность (астрономия, авиация, ВМФ, мореходство и др.) пользуются и другими параметрами.
В их основе – вариация.
V = w2– w1,
где w2, w1 –
суточные ходы для следующих одни за другими суток; V – отклонение.Ik = wk – wcp
где Ik – отклонения суточного хода за К-ые сутки; К = 1, 2,..., n; wcp – средний суточный ход за n суток.
Поправка U определяется по эталонным часам: без этого параметра рассчитать величины w, Ik невозможно.
На точность часов также влияет температура среды, которая характеризуется коэффициентом С; из-за этого явления возникает вторичная ошибка S.
Коэффициент С и его последствие – ошибка S – вычисляются по формулам:
В этих формулах цифры в индексах показывают сутки, для которых определены коды приборов.
Коэффициент температурного расширения зависит от технических свойств материала, от самой конструкции прибора и находится в границах
0,0005 <= C <=0,5,
измеряется в с/град.
Следующая характеристика приборов времени – это барометрический коэффициент.
где w1, w2 – суточные ходы часов при соответствующих давлениях p1, p2.
Обычно 0,01 < К < 0,25 (с) на изменение давлений 1 мм рт. ст.
Причина в том, что как выше было отмечено, для работы приборов времени источником первичного толчка служит внешний сигнал: колебательные системы этого источника и своя собственная, определяют разрешительную способность прибора.
44. Приборы для измерения параметров движения
Рассмотрим такие параметры движения, как скорость, ускорение, угловые скорость и ускорение.
Для измерения скорости поступательного перемещения достаточно знать длины пути и времени. Тогда средняя скорость:
где S – длина пути; t – промежуток времени.
Погрешность измерений, само собой разумеется, складывается из погрешностей измерений перемещений и времени
Измерение ускорения при поступательном перемещении измеряется точно так же:
Погрешность измерения ускорений также определяется погрешностями, допущенными при измерении величины перемещения и времени, затраченного на это перемещение.
Для измерения скорости перемещения поступательного движения часто пользуются приборами, которые преобразуют угловую скорость в линейную.
Сперва разберемся с угловой скоростью: это измерение угла поворота х за время t; эту величину называют средней угловой скоростью.