Laboratorium z Termodynamiki
TEMAT : POMIARY CINIENIA I SPRAWDZANIE MANOMETRÓW
Cel wiczenia : Zapoznanie si z zasad dziaania przyrzdów do
pomiaru cinienia oraz sprawdzenia tych przyrzdów
dla ustalenia ich prydztnoci do celów eksploatacji
Przyrzdy pomiarowe :
1. Manometr dwuramienny tzw U-rurka
ciecz wypeniajca urzdzenie : woda
dokadnoci skali : 1mm
2. Manometr sprynowy przeponowy
zakres pomiarowy : 0 - 6 kPa
klasa dokadnoci : 1,6
dziaka elementarna : 0,2 kPa
3. Woltomierz
zakres pomiarowy : 0 - 6 V
klasa dokadnoci : 1,5
dziaka elementarna : 0,1 V
4. Urzdzena dodatkowe :
- przetwornik piezoelektryczny ,
- pompka wywoujca cinienie w ukadzie
Krótki opis stanowiska badawczego :
Stanowisko badawcze skada si z trzech manometrów mierzacych równoczenie cinienie panujce w maym zbiorniku , do którego maa pompka pompuje powietrze powodujc w ten sposób powstanie pewnego niskiego cinienia . Cinienie mierzone jest przez manometr sprynowy przeponowy , manometr dwuramienny U-rurka . Trzecim ukadem , który mierzy cinienie jest ukad zoony z woltomierza oraz przetwornika piezoelektrycznego , który przetwarza wystpujce w zbiorniku poziomy cinienia na odpowiednie poziomy napicia . Dziki liniowej charakterystyce tego przetwornika moliwe jest odczytywanie poziomu cinienia panujcego w zbiorniku ze skali woltomierza (po odpowiednim przeliczeniu i wyskalowaniu stanów zerowych tj. jakiemu napiciu woltomierza odpowiada zerowy poziom cinienia w zbiorniku) Poziom cinienia w zbiorniku reguluje si poprzez ustalenie kta otwarcia odpowiednich zaworów .
Schemat stanowiska badawczego
Wyniki pomiarów i oblicze :
manometr menbram. [kPa] |
napicie przetw. [V] |
U-rurka lew str. [mm] |
U-rurka pr str. [mm] |
h U-rurka [mm] |
cin U-rurka [kPa] |
cin wol- tomierz [kPa] |
0,0 |
1,1 |
-6 |
-5 |
1 |
(0) |
0,00 |
0,4 |
1,6 |
12 |
-20 |
32 |
0,31 |
0,42 |
0,8 |
2,0 |
33 |
-49 |
82 |
0,80 |
0,75 |
1,2 |
2,6 |
54 |
-72 |
126 |
1,24 |
1,25 |
1,6 |
3,1 |
76 |
-96 |
172 |
1,69 |
1,67 |
2,0 |
3,6 |
95 |
-117 |
212 |
2,08 |
2,08 |
2,4 |
4,1 |
115 |
-138 |
253 |
2,48 |
2,50 |
2,8 |
4,5 |
133 |
-157 |
290 |
2,84 |
2,83 |
3,2 |
5,0 |
152 |
-179 |
331 |
3,25 |
3,25 |
3,6 |
5,5 |
170 |
-198 |
368 |
3,61 |
3,67 |
4,0 |
5,9 |
189 |
-219 |
408 |
4,00 |
4,00 |
4,0 |
5,9 |
189 |
-219 |
408 |
4,00 |
4,00 |
3,6 |
5,5 |
171 |
-199 |
370 |
3,63 |
3,67 |
3,2 |
5,0 |
152 |
-179 |
331 |
3,25 |
3,25 |
2,8 |
4,6 |
134 |
-159 |
293 |
2,87 |
2,92 |
2,4 |
4,1 |
115 |
-138 |
253 |
2,48 |
2,50 |
2,0 |
3,6 |
95 |
-117 |
212 |
2,08 |
2,08 |
1,6 |
3,1 |
76 |
-96 |
172 |
1,69 |
1,67 |
1,2 |
2,6 |
56 |
-74 |
130 |
1,27 |
1,25 |
0,8 |
2,1 |
35 |
-52 |
87 |
0,85 |
0,83 |
0,4 |
1,6 |
16 |
-30 |
46 |
0,45 |
0,42 |
0,0 |
1,1 |
-6 |
-7 |
1 |
(0) |
0,00 |
Bezwzgldny uchyb woltomierza :
- zakres pomiarowy
K - klasa dokadnoci miernika
Uchyb bezwzgldny manometru:
Bd bezwzgldny manometru dwuramiennego U-rurka:
Analizujac wykresy charakterystyki cisnieniowo napiciowej moemy stwierdzi , e odbiegaja one znacznie od charakterystyki jak powinien mie badany przetwornik piezoelektryczny bazujac na danych technicznych producenta . Wystepuje tutaj znaczne przesunicie punktu zerowego tj. punktu , w którym przy cinieniu otoczenia poziom napiecia wynosi 0 V . W badanym przetworniku poziom tego napicia ksztatowa si okoo 1,1V . Wobec tego przyjmujc punkt o takim napiciu odpowiadajacy punktowi o cinieniu 0 Pa naleao dokona przeliczenia jakiemu napieciu odpowiada jakie cinienie w zbiorniku .
zakres napicia przetwornika : 1,1 - 5,9 V - 4,8 V
zakres mierzonych cinie : 0,0 - 4,0 kPa - 4,0 kPa
przelicznik napicie - cinienie : 0,833 (wzrost napicia o 1V powodowany jest wzrostem cinienia o 0,833kPa)
Po przeliczeniu wedug uzyskanego przelicznika uzyskujemy warto bdu cinienia dla woltomierza (przyjmujc poprawno postpowania przy uzyskaniu przelicznika) :
Analizujc wykresy mona stwierdzi przydatno uytych manometrów do dalszych pomiarów , poniewa wystpujce ewentualne odchyki od wartoci rzeczywystej mieszcz si w granicach bdu pomiaru danego przyrzdu (max rónica nie przekracza 0,1kPa - bd bezwzgldny)
W przypadku charakterystyki cinieniowo-napiciowej przy zmniejszajcym si cinieniu uzyskano niemale liniowy przebieg krzywej , za w przypadku tej charskterystyki , ale dla zwikszajacego si cinienia przebieg krzywej mniej przypomina lini prost . Na tym wanie wykresie zaznaczono dodatkowo liniami przerywanymi granic bdu .