Материал: 5863

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

(ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга

(РЭТЭМ)

УТВЕРЖДАЮ Заведующий каф. РЭТЭМ

______________Туев В.И. «__» ________ 2015г.

ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Методические указания по самостоятельной и индивидуальной работе студентов для направлений подготовки:

022000 «Экология и природопользование»,

280700 «Техносферная безопасность»

Разработчики:

Заведующий каф. РЭТЭМ, д.т.н.

______________В.И. Туев

Доцент каф. РЭТЭМ, к.т.н.

______________В.С. Солдаткин

Томск 2015

Солдаткин В.С., Туев В.И. Приборы и датчики экологического контроля: Методические указания по самостоятельной и индивидуальной работе студентов для направлений подготовки: 022000 «Экология и природопользование», 280700 «Техносферная безопасность». – Томск:

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2015.

Настоящие методические указания по самостоятельной и индивидуальной работе студентов составлены с учетом требований федеральных Государственных образовательных стандартов высшего образования (ФГОС ВО) по направлениям подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование» и 20.03.02 «Техносферная безопасность».

Методические указания предназначены для студентов, изучающих специальную дисциплину «Приборы и датчики экологического контроля» и

содержат необходимую информацию, используемую для самостоятельной и индивидуальной работы.

2

Перечень тем теоретической части курса, отводимых на

самостоятельную проработку:

1.Факторы, влияющие на погрешность измерения.

2.Систематические и случайные погрешности.

3.Схемы различных шкал температур.

4.Критерии выбора металла датчиков температур.

5.Основные типы термопар и их технические характеристики.

6.Метрологические характеристики оптических датчиков.

7.Фотоэмиссионные датчики.

8.Основные понятия механики жидкостей.

9.Магнитострикционные датчики и их метрологические характеристики.

10.Косвенные датчики измерения скорости.

11.Шкалы низких давлений газа.

12.Датчики измерения интенсивности звука.

13.Общие сведения по радиоактивности.

Используя литературу [1-6] дать ответы на следующие вопросы.

1. Факторы, влияющие на погрешность измерения

Первая группа расхождений результатов измерения - возможные изменения свойств самого измеряемого объекта. Например, при измерении длины размер предмета может измениться под действием температуры -

хорошо известное свойство тел расширяться или уменьшаться при изменении температуры. В других видах измерения встречается та же самая ситуация, т. е. под влиянием температуры может измениться давление в замкнутом объеме газа, может измениться сопротивление проводника,

коэффициент отражения поверхности и т. д.

Вторая группа расхождений - несовершенство средств измерений,

несовершенство методики измерений или недостаточная квалификация и

3

тщательность работы оператора. Этот тезис достаточно очевиден, тем не менее, оценивая погрешности измерений, нередко забывают о том, что эти факторы нужно учитывать в комплексе. Измерительная практика показывает,

что грубым прибором можно получить достаточно близкие к истинным значениям результаты за счет совершенствования методики или искусства оператора. И наоборот, самый точный прибор даст ошибочные результаты,

если в процессе измерения не соблюдаются предпосылки реализации метода. [1, 2]

2. Систематические и случайные погрешности

Систематической погрешностью называется погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся во времени при повторных измерениях одной и той же величины. Примером систематической погрешности, закономерно изменяющейся во времени, может служить смещение настройки прибора во времени. Случайной погрешностью измерения называется погрешность, которая при мно-гократном измерении одного и того же значения не остается постоянной. Например, при измерении валика одним и тем же прибором в одном и том же сечении получаются различные значения измеренной величины. Систематические и случайные погрешности чаще всего появляются одновременно. Для выявления систематической погрешности производят многократные измерения образцовой меры и по полученным результатам определяют среднее значение размера. Отклонение среднего значения от размера образцовой меры характеризует систематическую погрешность, которую называют

«средней арифметической погрешностью», или «средним арифметическим отклонением».

Систематическая погрешность всегда имеет знак отклонения, то есть «+»

или «-». Систематическая погрешность может быть исключена введением поправки. При подготовке к точным измерениям необходимо убедиться в отсутствии постоянной систематической погрешности в данном ряду

4

измерений. Для этого существуют специальные методы. Прогрессивные и периодические систематические погрешности в противоположность постоянным можно обнаружить при многократных измерениях. [2, 3]

3. Схемы различных шкал температур

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура - это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура

отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы:

килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку

замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении.

Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу

5