Перспективы развития эталонов единиц физических величин.

Главным в развитии эталонной базы гос-ва явл. стремление к повышению точности воспроизведения осн. вел. Совершенствование эталонов возможно на пути исп. глубинных св-в материи (т.е.создание естественных эталонов). При этом просматриваются две тенденции: 1)исп. квантовых эф-тов и 2)фундаментальные физические константы (ФФК) как опорные элементы в эталонах. Предпосылкой д/исп 1) явл. твердо установил в физике принцип не различимости тождественных частиц, что обеспечивает вопроизводимость процессов и как следствие – единство измерений в масштабах страны и мира. В тоже время процессы просходящие с частицами выражены через ФФК, служащие в эталонекоэф преобразования. 2) – известны чрезвычайно высокой точностью, что позволяет обеспечить точность воспроизведения. Проблемы на пути создания этих эталонов в том, что величины хар-ные д/микромира малыд/обычного исп, а д/ряда величин макромира (давление, сила) в микромире нет аналогов. Эти проблемы постепенно решаются за счет исп. макроскопических квантовых эф-тов и интерфейсных методов. Пр служат эталоны времени-частоты-длины, эл. тока, наряжения, сопротивления.

 

136. Порядок определения экономической эффективности МЭ документации

Экономическая эффективность от проведения метрологической экспертизы нормативной документации формируется в результате предотвращения потерь в производстве из-за наличия в документации метрологических ошибок, нарушений метрологических правил, требований и норм. Порядок: 1) трудоемкости работ по метрологической экспертизе Т_МЭ=Σ(i=1 до n)N_gi∙А_gi∙H_i; N_gi - количество документов i-гo вида; А_gi - средний объем одного документа i-го вида; H_i - средняя норма трудоемкости метрологической экспертизы одного листа. 2) Текущие годовые затраты на метрологическую экспертизу: С_МЭ=Т_МЭ∙З_МЭ; З_МЭ - средняя стоимость 1 ч работы метролога-эксперта. 3) Годовая экономия производственных ресурсов в результате выполнения МЭ Э_ПР рассчитывается как сумма экономии за счет отдельных факторов совершенствования МО производства. 4) Затраты на исправление метрологических ошибок: С_ИО=Σ(i=1 до n)N_oi∙C_Т∙T_oi; N - оличество ошибок, обнаруженных при метрологической экспертизе; C_Т - средняя годовая тарифная ставка сотрудника, исправляющего ошибки, руб./ч; T_oi - трудоемкость исправления одной ошибки i-го вида, ч. 5) Эконом. эффект проведения МЭ: Э_МЭ = Э_ПР - (С_МЭ + С_ИО) - К_МЭ∙Е_Н, Кмэ - дополнительные капитальные вложения на применение в технологическом процессе более совершенных средств измерений, новых методов измерений, ужесточения норм точности контроля параметров и другие мероприятия по совершенствованию метрологического обеспечения; Ен - нормативный коэффициент капитальных вложений. 6) экономическая эффективность от проведения метрологической экспертизы документации определяется:

 

137. Полное внутреннее отражение. Понятие о световодах и волоконно-оптических датчиках. Если луч идет из оптически более плотной среды в менее плотную, то, при некоторых условиях, преломленный луч не возникает и вся энергия падающего луча отражается обратно или при определенном предельном значении угла падения () отраженный луч пойдет строго по границе раздела двух сред. Если угол падения , то происходит полное внутреннее отражение (ПВО). Это явление исп в волновой оптике. Оптические волокна-световоды покрытые прозрачной оболочкой с меньшим, чем у стекла показателем преломления. За счет ПВО свет походит через волокно по любому изогнатому пути, каждое волокно, входящее в пучёк, передает элемент изображения. Волоконно-оптические датчики представ обой отрезок световода или оптические элементы, оптические св-ва к-рых зависят от внешних воздействий, а также отрезки световодов, к-рые подводят излучение к месту взаимод с внешним полем и отводят его после взаимод-я фотоприемнику. С помощью таких датчиков измер положения объектов, светимость, оптические потери, коэф преломления, температуру, хим. состав, механич деформации, напряженности эл-кого и магнитного полей.

 

138. Принцип действия газовых лазеров. Лазеры в метрологии и измерительной технике. Газовыми называются лазеры, в которых активной средой являются газ, смесь нескольких газов или смесь газов с парами металла. Особенности газовых лазеров обусловлены тем, что они, являются источниками атомных или молекулярных спектров. Поэтому длины волн переходов точно известны, они определяются атомной структурой и обычно не зависят от условий окружающей среды. Стабильность длины волны генерации при определенных усилиях может быть значительно улучшена по сравнению со стабильностью спонтанного излучения. Типичный лазер на нейтральных атомах (атомарный) – это газоразрядный гелий-неоновый лазер, в котором используется смесь гелия и неона в соотношении примерно 10:1,5:1 при общем давлении в газоразрядной трубке около 80 Па. Вынужденное излучение создается атомами неона, а атомы гелия участвуют лишь в передачи энергии атомам неона. Достоинством гелий-неоновых лазеров являются когерентность их излучения, малая потребляемая мощность (8…10 Вт) и небольшие размеры. Основные недостатки – невысокий КПД (0,01…0,1 %) и низкая выходная мощность, не превышающая 60 мВт. Эти лазеры могут работать в импульсном режиме, если для возбуждения использовать импульсное напряжение большой амплитуды при длительности в единицы микросекунд. Главные области практического применения гелий-неоновых лазеров –измерительная техника.

139. Пример. На схеме изображен уровнемер, в котором перемещение поплавка передается на индуктивный датчик. Поясните, каким образом изменение уровня преобразуется в выходной сигнал.

Индуктивным датчиком – наз. уст-во д/преобразования малых линейных и угловых величин в эл-кий сиг. В данном случае поплавок, лежащий на поверхности жидкости, соединяется с подвижным элементом датчика – якорем, который в свою очередь перемещается относительно катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником. Такое перемещение якоря вызывает изменение индуктивности контура за счет изменения параметров магнитной цепи. Изменение индуктивности м.б. вызвано либо изменением зазора м/у якорем и сердечником, либо изменением площади взаимного перекрытия якоря и сердечника. Также может применятся дифференциальный принцип. В данном примере при изменение уровня жидкости будет перемещаться поплавок, а, следовательно, и якорь, что вызывает изменение индуктивности контура.

 

140. Пример. Дифференциальный емкостный преобразователь с переменным зазором предназначен для измерения малых перемещений под действием силы F. Поясните, за счет чего перемещение преобразуется в выходной сигнал.

Емкостной датчик – это уст-во д/преобразования малых линейн перемещений в эл. сигнал и предст собой плоский или цилиндрический конденсатор у к-го под действием измер. размера м. меняться либо расстояние м/у обкладками, либо площадь их взаимного перекрытия. В рассматриваемом примере исп дифференциальный емкостный датчик, т.е. содержится два конденсатора: один с постоянной емкостью, а др с переменной емкостью, изменяющейся в зависимости от перемещений под действием силы. Для регистрации этих изменений преобразователь включают в мостовую схему.

Зеркало

141. Пример. Изображенный на схеме пьезопреобразователь предназначен для перемещения зеркала в оптическом измерительном приборе. Поясните, каким образом происходит выполнение команды на перемещение

В данном примере исп обратный пьзоэф, основанный на деформации кристаллов в электрическом поле. Значит если кристаллы кварца, соединенные с зеркалом поместить в эл. поле, то они, деформируясь, вызовут перемещение зеркала.

 

142. Пример. На схеме показан дифференциальный магнитоупругий преобразователь, работающий на изгиб. Р – измеряемая сила; W1 – обмотка, создающая намагничивающий поток; е₁ и е₂ – измерительные обмотки.