STUDIUL MIJLOACELOR DE MASURARE A MARIMILOR MECANICE

ARGUMENT

Msurarea este definit ca ansamblul de procedee prin care putem obine o informaie cantitativ asupra unei mrimi fizice. Msurarea reprezint activitatea metrologic prin care mrimea de msurat al crui purttor se va numi msurnd este comparat cu unitatea de msur magazinat ntr-un mijloc de msurare n scopul stabilirii raportului dintre mrimea de msurat i unitatea de msura aleas.Metodele i conveniile care asigur definiiile, evaluarea i exprimarea rezultatelor unei msurri, unitile i erorile de msurare sunt parte integrant a limbajului comun, universal, denumit metrologie.Ca tiin a msurarii, metrologia garanteaz c se poate acorda ncredere msurrilor care susin activitile de fabricare i schimburi de produse, analizele specifice fenomenelor chimice i fizice, diagnosticul medical, expertiza juridic, tranzaciile fiscale i comerciale, definirea i controlul regulilor de securitate, etc.Se poate spune c metrologia face parte din infrastructura ascuns, invizibil, pe care se sprijin societatea i are un rol important n toate activitile tehnice, n particular n industrie i n tranzaciile comercialen Romnia, Biroul Romn de Metrologie Legal (BRML) este organismul central de coordonare metrologic, avnd rolul de a impune aplicarea legii n domeniul msurrilor i de a exercita o aciune continu n direcia progresului i promovrii metrologiein anul 1955, a fost nfiinat un for internaional - Organizaia Internaional de Metrologie Legal (OIML) - din care face parte i Romnia ca membru fondator. Activitatea sa urmrete stabilirea principiilor generale ale metrologiei legale, crearea unei documentaii internaionale, studierea problemelor legislative, stabilirea proiectelor de legi i a organizrii n domeniul metrologiei pe plan internaional.Sistemul internaional de uniti(pe scurtSistemul Internaional) este unsistemdeuniti de msuri este forma modern asistemului metric (MKS). Abrevierea n toate limbile esteSI(potrivit prescurtrii franceze:Systmeinternational d'units), indiferent de cum se numete sistemul ntr-o anumit limb.Sistemul international conine apte uniti fundamentale: metrul, kilogramul, secunda, amperul, kelvinul, molul i candela.Din cele apte uniti de msur fundamentale se pot deriva un numr nelimitat deuniti derivate, care pot acoperi tot domeniul fenomenelor fizice cunoscute. Unitile SI derivate suntcoerente, adic la derivarea lor nu trebuie folosit niciun factor de scar. Unitile SI pot fi folosite i mpreun cu uniti ale altor sisteme, ns se pierde principalul avantaj, coerena.Pentru definirea unitilor fundamentale ale SI se folosesc fenomene fizice reproductibile. Doar kilogramul este nc definit printr-un obiect material degradabil. n prezent se fac cercetri pentru a nlocui i aceast definiie printr-una bazat pe un fenomen fizic. Rezultatul ar putea fi c kilogramul i-ar putea pierde statutul de unitate fundamental n favoarea altei uniti. Asta deoarece unitile fundamentale trebuie s poat permite msurarea tuturor mrimilor fizice fr definiii redundante, ns alegerea propriu-zis a acestor uniti (actual unitile de lungime, mas, timp, curent electric, temperatur, intensitate luminoas i cantitate de substan) este arbitrar. De asemenea, numrul unitilor fundamentale ale SI este arbitrar. Caracterul arbitrar al acestui numr este reflectat de adoptarea ca uniti fundamentale a unitilor pentru cantitatea de substan i intensitatea luminoas. Acestea nu sunt independente dimensional de celelalte uniti fundamentale spre deosebire de celelalte cinci uniti fundamentale care se consider prin definiie a fi independente dimensional.Sistemul internaional este sistemul de uniti de msur legal nRomnia. n cazuri justificate este admis folosirea n paralel i a altor uniti de msur, adoptate prin lege.

CAPITOLUL IPROCESUL DE MSURARE

Intr-un proces de masurare se porneste de la marimea de masurat, care constituie obiectul masurarii. Apoi se stabileste cu ce se va executa masurarea si cum se va face aceasta. Avand in vedere cele de mai sus putem spune ca in procesul de masurare intervin urmatoarele elemente:1. Obiectul masurarii (ce se masoara?);1. Mijloacele de masurare (cu ce se masoara?);1. Metodele de masurare (cum se masoara?). 0. MIJLOACE DE MSURARE Mijloacele de masurare reprezinta totalitatea mijloacelor tehnice utilizate in procesul de masurare.1. In functie de complexitatea lor, mijloacele de masurare se impart in: masuri; aparate de masurat; instalatii de masurare. Masura este materializarea unitatii de masura sau a unui multiplu sau submultiplu al acesteia. Aparatul de masurat este un sistem tehnic care permite determinarea cantitativa a marimilor ce se masoara. Instalatia de masurat este un ansamblu de aparate si masuri conectate intre ele dupa o anumita schema, in scopul efectuarii unor masurari.1. Dupa precizia lor, mijloacele de masurare se impart in: mijloace de masurare etalon sau etaloane mijloace de masurare de lucru. Mijloace de masurat etalon sunt cele mai precise mijloace de masurare. Ele servesc la definirea, materializarea, conservarea sau reproducerea unitatii catre alte mijloace de masurare. La randul lor, etaloanele sunt de mai multe categorii etalon primar- etalonul care intruneste cele mai ridicate calitati metrologice. In unele cazuri, etaloanele pot deveni etaloane internationale sau etaloane nationale. Etaloanele internationale sunt recunoscute prin acorduri internationale, iar etaloanele nationale sunt atestate printr-o decizie oficiala a unei tari si constituie baza metrologica a tarii respective; etaloane secundare. Transmiterea unitatii de masura se realizeaza pornind de la etalonul national, care este si etalon primar; cu ajutorul unor instalatii si metode adecvate, se etaloneaza etaloanele secundare de ordinul I, de la care, prin mijloace tehnice similare, unitatea de masura se transmite la etaloanele secundare de ordinul II s.a.m.d; etalon de lucru- etalonul a carui valoare este atribuita prin comparatie cu un etalon secundar si care serveste la verificarea mijloacelor de masurare de lucru. Mijloacele de masurare de lucru sunt cele sunt cele care se executa masurarile cerute de practica. 0. METODE DE MSURAREBaza stiintifica a realizarii unei masuri (legiale fizicii, efecte) o constituie principiul de masurare. Metoda de masurare cuprinde ansamblul de relatii teoretice si operatii practice folosite la efectuarea masurarii pe baza unui principiu dat.Marea diversitate a marimilor de masurat, precum si mijloacele si scopurile diverse in care se efectueaza masurarile, au condus la elaborarea unor numeroase metode de masurare. Metodele de masurare reprezinta ansamblul de procedee folosite pentru obtinerea informatiei de masurare. Ele arata cum se executa masurarile. Dupa modul in care se obtine rezultatul masurarii, metodele de masurare si impart in metode indirecte si metode directe.

1.2.1 Metode de masurare indirecteMetodele de masurare indirecte sunt acele metode in care se masoara alte marimi, iar valoarea marimii de masurat se obtine prin calcul (de exemplu, masurarea rezistentelor prin metoda ampermetrului si voltmetrului).

1.2.2 Metode de masurare directeMetodele de masurare directe sunt acele metode in care se masoara nemijlocit marimea de masurat. Metodele directe pot fi cu citire directa sau de comparatie.1. Citirea directa se foloseste in cazul aparatelor care au scara gradata direct in unitati ale marimii de masurat.1. Metode de comparatie pot fi: metode de substitutie, metode diferentiale, metode de zero si altele.Metoda de substitutie consta in inlocuirea marimii de masurat Ax, existenta intr-o anumita instalatie de masurare, cu o marime cunoscuta si variabila A0, care se modifica pana cand indicatiile aparatelor de masurat vor indica aceleasi ca si in cazul cand in instalatie se afla marimea Ax. In acest caz, Ax = A0.Metoda de zero se bazeaza pe actiunea simultana, dar de sens contrar, a marimii de comparatie si a marimii de masurat asupra unui aparat detector de nul. Marimea de comparatie se variaza pana cand detectorul de nul indica zero. In acest caz, valoarea marimii de masurat este data de valoarea marimii de comparatie. Operatia de masurare are caracterul unui proces de reglaj in bucla inchisa, ceea ce asigura metodei o precizie ridicata. Metoda de zero se foloseste la masurarea tensiunilor electrice cu condensatoarele si la masurarea marimilor electrice cu puntile echilibrate.Metoda diferentiala se caracterizeaza prin aceea ca aparatul de masurat masoara diferenta Ax A0 = A, unde Ax este marimea de masurat, iar A0 o marime de aceeasi natura cu Ax, dar cunoscuta cu o anumita precizie. Precizia masurarii este cu atatmai mare cu cat diferenta A este mai mica.

0. ERORI DE MASURARE

1.3.1 DefinitiiOrice marime care se masoara are o valoare a sa adevarata X, dar oricat de ingrijit s-ar efectua masurarea, folosind cele mai perfectionate mijloace si metode de masurare, niciodata nu se va cunoaste valoarea adevarata. De aceea se spune ca ea este inaccesibila masurarilor. Rerultatul obtinut prin masurare poate sa difere mai mult sau mai putin de valoarea adevarata.1. Eroarea absoluta. Deoarece valoarea adevarata nu poate fi cunoscuta, pentru aprecierea calitatii unei masurari se compara valoarea masurata Xm cu o valoare de referinta X0, obtinuta prin masurari efectuate cu metodele si mijloacele de masurare cele mai precise. In acest caz, se poate considera eroarea absoluta de masurare ca fiind:

=Xm X0

Eroarea absoluta se exprima in aceleasi unitati de masura ca si marimea de masurat si poate fi pozitiva sau negativa dupa cum Xm este mai mare sau mai mic decat X0. Eroarea absoluta arata cu cat s-a gresit in cadrul unei masurari fata de valoarea de referinta, dar nu da direct nici o informatie utila asupra gradului de precizie al masurarii.1. Eroarea relativa. Pentru a aprecia precizia unei masurari, trebuie sa se compare valoarea absoluta cu valoarea marimii masurate. In acest scop, se defineste eroarea relativa, care reprezinta raportul intre eroarea de masurat absoluta si valoarea de referinta:

Eroarea relativa este un numar fara dimensiuni si se exprima, de obicei, in procente.

1.3.2 Clasificarea erorilor

1. Dupa cauza care le produce, erorile se impart in eerori subiective si erori obiective. Erorile subiective sunt datorate operatorului, depinzand de atentia, indemanarea si starea organelor sale de perceptie. Erorile obiective sunt cele care se datoreaza imperfectiunii aparatelor de masurat, influentelor diferitilor factori extern sau metodei insuficient de exacte.1. Din punctul de vedere al caracterului lor, erorile pot fi sistematice, aleatoare sau intamplatoare si grave. Erorile sistematice sunt acele erori care intervin cu aceleasi valori ori de cate ori se repeta masurarea in conditii identice. Ele se pot datora imperfectiunilor de constructie si de etaloane ale aparatelor de masurat, influentelor controlabile ale mediului sau metodei care se foloseste. Aceste erori se pot determina si se poate tine seama de ele aplicand corectia. Corectia este egala cu eroarea absoluta de masurare, considerata cu semn schimbat. Ea se adauga la rezultatul masurarii pentru a obtine o valoare mai apropiata de cea adevarata. Erori aleatoare (intamplatoare) sunt acele erori care intervin cu valori si semne diferite cand masurarea se repeta. Aceste erori se pot datora fluctuatiilor de indicatie ale aparatelor (din cauza frecarii, uzurii unor piese), influentelor necontrolabile ale mediului sau operatorului.Pentru a micsora influenta erorilor intamplatoare asupra rezultatului masurarii, se recomanda sa se repete de mai multe ori masurarea marimii respective si sa se faca media aritmetica a valorilor obtinute. Astfel, daca pentru determinarea unei marimi au fost executate n masuri in urma carora s-au gasit valorile x1,x2...xm, valoarea cea mai probabila a marimii masurate este:

Erori grave sau gerseli sunt acele erori care intervin cu valori foarte mari. Ele se pot datora folosirii aparatelor defecte, alegerii necorespunzatoare a aparatelor sau a metodelor, calculelor gresite sau neatentiei operatorului. Greselile trebuie evitate si, pentru a le putea evita, trebuie sa se cunoasca foarte bine aparatele de masurare, precum si instalatiile, echipamentele sau aparatele asupra carora se fac masurari.

CAPITOLUL IIMSURAREA MRIMILOR CINEMATICE

2.1. Msurarea vitezei Viteza liniar este o mrime vectorial care caracterizeaz micarea unui punct material n raport cu un sistem de referin. Ea este rezultatul raportului dintre distana parcurs i timpul necesar parcursului:

Dimensional: [v]=LT-1In SI, viteza liniar se msoar n m/s. Msurarea vitezei de deplasare a vehiculelorSe realizeaz cu vitezometrul cu kilometraj (Fig. 1). Acesta este un mijloc de msurare instalat pe bordul autovehiculelor, pentru indicarea vitezei i a distanei parcurse. n aceeai carcas sunt montate dou aparate: vitezometrul, pentru indicarea vitezei orare, i kilometrajul, pentru indicarea distanei parcurse.Msurarea se face prin legarea celor dou aparate prin intermediul unui cablu flexibil, care transmite micarea de la cutia de viteze la axul de antrenare al aparatului.Unitatea de msur pentru viteza unghiular este rad/s.Mijloacele pentru msurarea vitezei de rotaie se numesc tahometre. Ele pot fi portabile i de banc. Din punctul de vedere al principiului de funcionare, tahometrele pot fi mecanice i electrice.2.1.1. Tahometrele mecanice sunt, n general, portabile. Ele pot fi:- cu dispozitiv centrifugal;- cu dispozitiv cronometric; - vibratoare;- hidrocentrifugale;- pneumatice.Tahometrele mecanice cu dispozitiv centrifugal sunt caracterizate de o precizie sczut, care nu depete valoarea de 2%. Ele sunt prevzute cu o cutie de viteze, ceea ce d posibilitatea utilizrii aceluiai tahometru n mai multe domenii de msurare.Tahometrele cu dispozitiv centrifugal lucreaz pe baza creterii forei centrifuge cu ptratul turaiei maselor n rotaie. Un astfel de tahometru este prezentat la vitezometrul cu kilometraj de la automobile.

Mijloace pentru msurarea vitezei de rotaie. La micarea de rotaie, viteza unghiular a unui punct material este definit de relaia:

unde:

- este viteza unghiular;

- este unghiul corespunztor arcului de cerc parcurs;- t este timpul necesar parcursului.

Fig. 1. Tahometru cu dispozitiv centrifugal:1 - ax de antrenare; 2 - prghie; 3 - greuti; 4 - pies mobil; 5 - ghidaj; 6 - prghii;7 - sector dinat; 8 - pinion; 9 ac indicator;10 - scar gradat.Axul de antrenare 1 primete micarea de la axul cruia i msurm turaia. Micarea de rotaie se transmite apoi prin intermediul prghiilor 2, care au greuti la capete, la piesa mobil ce culiseaz ntr-un ghidaj (care are rolul de a transforma micarea de rotaie n micare de translaie). De la acest ghidaj, prin intermediul prghiei 6, micarea trece n zona mecanismului de prelucrare a semnalului, n scopul afirii mrimii msurate.Domeniul de msurare al tahometrelor cu dispozitiv centrifugal este cuprins ntre 30 min1 i 48 000 min -1 (uniti de turaie).Cunoscnd turaia, se poate afla viteza unghiular, folosind formula:

rad /secTahometrele mecanice cu dispozitiv cronometric sunt tahometrele mecanice care au montat n plus un contor de rotaii i un cronometru. Acestea sunt montate astfel nct s poat fi pornite simultan, prin schimbarea poziiei axului de antrenare la pornirea tahometrului.Valoarea turaiei se obine mprind indicaiile contorului (care reprezint numrul rotaiilor) la valoarea indicaiilor cronometrului (care reprezint numrul unitilor de timp considerate).

2.1.2. Tahogeneratoarele electrice sunt mijloace de msurare pentru viteza de rotaie. Ele pot fi:- generatoare;- cu cureni Foucault; - cu impulsuri;- stroboscopice.

Tahometrele generatoare sunt mijloace de msurare care folosesc principiul induciei electromagnetice i care transform viteza de rotaie ntr-o tensiune care poate fi msurat cu ajutorul unui voltmetru.Ele pot funciona n curent continuu sau n curent alternativ. Tahometrul care funcioneaz n curent continuu este dinamul cu colector, la care excitaia este dat de un magnet permanent.Fora electromotoare care se produce este proporional cu turaia. Msurarea efectiv se face cu un voltmetru a crui scar gradat este divizat n rotaii pe minut.Acest tip de tahometru este sensibil la variaiile de temperatur, care pot produce variaii ale induciei magnetice.Tahometrele generatoare de curent alternativ (Fig. 2) sunt construite pe principiul alternatoarelor. Ele au excitaia constant, realizat cu un magnet permanent.Acest tip de tahometru este folosit pentru msurarea vitezei de rotaie pn la 3000 rot/min, caz n care magnetul permanent este fix i nfurarea indus este rotativ.Cnd magnetul permanent este rotativ i nfurarea indus este fix, aparatul msoar peste 3000 rot/min.

Fig. 2. Tahogenerator de curent alternativTahometrele stroboscopice folosesc stroboscopul (Fig. 3), care este o lamp electronic de tip fulger, care produce impulsuri luminoase cu frecven ce poate fi reglat. Stroboscopul se bazeaz pe faptul c ochiul vede sistemul rotitor n repaus atunci cnd frecvena impulsurilor este egal cu frecvena de rotaie. Stroboscopul cu obturare mecanic se compune dintr-un disc cu fante i un tahometru cu ajutorul cruia se citete viteza de rotaie a arborelui cu disc.

Fig. 3. Msurarea stroboscopic a turaiei

2.2. Msurarea acceleraiei

Din relaia de definiie a forei ca mrime fizic variabil,F=ma,rezult c aceasta depinde de masa i de acceleraia obiectului care se studiaz. Aparatele care msoar acceleraia unui obiect n micare sunt denumite accelerometre. Partea cea mai important din construcia acestor aparate o reprezint captorul (traductorul).Captorii pentru msurarea parametrilor unei vibraii sunt de dou feluri: cu punct fix (cvasistatic, care msoar micarea vibratorie n raport cu un element mobil; seismici, care funcioneaz pe principiul unui sistem oscilant format dintr-o mas, un element elastic i un amortizor.n principiu, un captor pentru msurarea vibraii lor (captor seismic) are urmtoarele elemente componente (Fig. 4): suportul S, legat rigid de obiectul a crui vibraie se msoar, masa, legat de suport prin intermediul arcului de constant k, i amortizorul c. Traductorul T, legat de masa m, transform micarea ntr-un semnal electric.

Fig. 4. Schema principial a unui captor seismic:S - suport; m - mas seismic; c - amortizor; k - element elastic;T - traductor.Din punctul de vedere al caracteristicilor tehnico-metrologice, cel mai rspndit este captorul piezoelectric pentru msurarea vibraiilor. In comparaie cu alte tipuri de captori, cei piezoelectrici au o serie de avantaje, i anume: sunt autogeneratoare (nu necesit alimentare separat); nu au piese mobile care s fie supuse uzrii; au o construcie robust i compact; sunt uor de etalonat i de utilizat; pot fi montai n orice poziie; sunt puin influenai de condiiile de mediu; n afar de acceleraii, se pot utiliza i la msurarea vitezelor i a deplasrilor.Captorii piezoelectrici pot funciona prin compresiune, forfecare sau ncovoiere.Cei mai uzuali sunt captorii piezoelectrici care funcioneaz prin compresiune i forfecare.Schema principal a unui captor piezoelectric, funcionnd prin compresiune, este prezentat n figura 5.Pe cele dou discuri din cristale piezoelectrice este aezat o mas grea, ntregul sistem fiind prencrcat cu ajutorul unui resort rigid i montat pe o baz masiv. Cnd captorul este supus vibraiilor, masa va exercita asupra cristalelor o for variabil, proporional cu acceleraia. Datorit efectului piezoelectric, ntre cele dou discuri va aprea o tensiune variabil proporional cu fora perturbatoare, implicit cu acceleraia.

Fig. 5. Schema principial aiuriui captor piezoelectricfuncionnd prin compresiune:1 - carcas; 2 - mas inert; 3 - resort; 4 - pastile de cristalepiezoelectrice; 5 - borne de ieire; 6 - baza accelerometrului.

Caracteristicile accelerometrelorAccelerometrele sunt de tip monoaxial, adic sunt mijloace de msurare care pot determina valoarea acceleraiei doar pe o singur ax. Axa de msurare este perpendicular pe suprafaa de montare a accelerometrului.Accelerometrele care au trei axe de msurare, conin trei elemente seismice monoaxiale, care sunt montate pe trei direcii perpendiculare ntre ele. La acest tip de aparate, exist trei ieiri electrice independente. Ele se folosesc n cazul n care este necesar msurarea acceleraiei pe trei direcii, deoarece aparatul asigur o ortogonalitate mai bun dect trei accelerometre montate monoaxial pe fiecare direcie.Caracteristicile accelerometrelor pot fi: fizice - forma, dimensiunile, masa i frecvena; electrice - raportul de amplificare i sensibilitatea.Accelerometrele au, n general, form cilindric. Ele sunt prevzute cu uruburi pentru montare, aezate la baza accelerometrului.Masa accelerometrelor este relativ redus, fiind cuprins ntre 0 i 60 de grame. n general, pentru un accelerometru cu dimensiune mai mare, sensibilitatea este mai mare, iar frecvena de rezonan este mai mic. Cele mai mici accelerometre au diametrul de 6 mm i nlimea de 6 mm, iar cele mai mari au diametrul de 50 mm i nlimea de 50 mm.Pentru msurarea vibraiilor cu precizie crescut este necesar s se foloseasc accelerometre cu sensibilitate mare, cu gam mare de frecvene i cu greutate mic.Trebuie inut seama de faptul c accelerometrele cu sensibilitate mare sunt n general mai grele.Alegerea accelerometrelor se face innd seama de urmtoarele criterii: precizia msurtorilor este afectat de greutatea crescut a accelerometrului; gama de frecven care trebuie msurat trebuie s fie compatibil cu gama de frecven a accelerometrului; gama dinamic a accelerometrului trebuie s fie adecvat msurtorilor care vor fi efectuate; accelerometrele pentru ocuri vor fi alese din gama pentru niveluri nalte ale semnalelor, iar accelerometrele sensibile, pentru niveluri slabe ale semnalelor; depirea temperaturii maxime de funcionare a accelerometrului produce depolar/zarea cristalului piezoeUctric, deci pierderea sensibilitii; funcionarea corect a accelerometrelor este puternic influenat de factorii de mediu, ca: umiditate, zgomote acustice, cmpuri magnetice i radiaii intense.

2.3. Msurarea debitULUI

Debitul este cantitatea de substan solid, lichid sau gazoas care trece printr-o seciune oarecare n unitatea de timp.Astfel, debitul se poate exprima sub dou forme:- debit de volum - volumul de fluid scurs n unitatea de timp:

Qv = unde: V- volumul; t-timpul. - debit de mas - masa de fluid scurs n unitatea de timp:n care: m - masa; t-timpul. Ecuaiile dimensionale de exprimare a debitului sunt:- pentru debitul de volum: [Qv] = L3T-1- pentru debitul masic: [Qm] = MT-1Debitul de volum se exprim n m3/h; l/s; l/h; Debitul de mas se exprim n: kg/h; t/s; t/h). Msurarea debitelor de fluide se bazeaz pe:- determinarea presiunii difereniale;- determinarea presiunii dinamice;- determinarea vitezei medii de deplasare;- inducia electromagnetic;- propagarea oscilaiilor sonore n fluid;- ionizare;- efecte calorice asupra fluidului.Aparate pentru msurarea cantitilor de lichideAparatele pentru msurat cantitile de lichide se numesc contoare.Contoarele pentru apa potabil se numesc apometre.Caracteristicile acestor mijloace de msurare sunt:- calibrul contorului - mrimea diametrului orificiului de intrare i de ieire a lichidului;- debitul caracteristic (debitul nominal) - cantitate maxim de lichid care trece prin contor n timp de or;- pierderea de presiune n contor;- presiunea i temperatura limita - valorile admis bile pentru ca erorile de msurare s fie minime.Contorul cu palete are corpul turnat in general din bronz fosforos i este prevzut cu dota orificii, pentru intrarea i pentru ieirea lichidului. La intrare, are montat o sit confecionat din metal sa. din mase plastice, cu rolul de a opri ptrunderea diferitelor impuriti.Dispozitivul de msurare este construit dintr-o: roat cu palete, care este pus n micare de lichidul care trece prin contor. Mecanismul de transmitere are rolul de a prelua micarea de rotaie i de a o transmite dispozitivului integrator, format dintr-un cadran cu ace indicatoare, care totalizeaz lichidul trecut prin aparatIndicarea debitelor se face pe dou tipuri de cadrane:- cu cinci scri gradate, circulare; o gradaie de pe scara de ordin superior reprezint o rotaie complet a scrii imediat urmtoare (Fig. 6.,a);- cu fante pentru nscrierea debitului (Fig. 6.,b).

Fig. 6. Cadrane pentru apometreAmbele tipuri de cadrane sunt prevzute cu ac indicator central, care poate indica fraciuni de 1 dm3. Caracteristicile tehnice ale contorului cu palete sunt:- domeniul de msurare: 103... 104 m3;- presiunea maxim de lucru: 10 bari;- etaneitatea garantat cu ap, la 16 bari, timp de 3 min;- temperatura lichidului max. 30 C;- sensibilitate garantat: contorul nregistreaz sigur debite ncepnd cu valori de 2% din Qnom,- toleranele garantate: erorile tolerate se gsesc sub 3% pentru intervalul 2-5 % O i sub 2% din Qnom pentru debite cuprinse ntre 5 i 100% Qnom.Pe lng prile principale, n construcia acestor aparate mai sunt incluse dispozitive de protecie contra ngheului.La alegerea i amplasarea contorului, trebuie s se in seama de locul de amplasare, de presiunea n conduct i de pierderile de presiune pe care acesta o provoac. Pentru o funcionare corect, contoarele trebuie s fie umplute n permanen cu ap, pentru a mpiedica acumularea de aer n conduct i n aparat.

CAPITOLUL IIIMSURAREA PRESIUNILOR3.1. Notiuni generalePresiunea este un parametru de stare dintre cei mai importanti care caracterizeaza starea unui fluid. Ea se defineste ca fiind raportul dintre forta cu care un fluid actioneaza asupra unei suprafete si aria acesteia. intr-un punct al fluidului considerat ca mediu continuu, presiunea este independenta de orientarea suprafetei pe care se exercita, avand aceeasi valoare in toate directiile. Suprafetele orizontale sunt plane de presiune statica egala in cazul fluidelor inchise intr-un recipient, presiunea este independenta de forma geometrica a acestuia.In interiorul fluidelor fiecare strat serveste drept suport pentru toate straturile de deasupra lui. In cazul lichidelor presiunea determinata de aceste straturi poarta denumirea de presiune hidrostatica. Gazele fiind compresibile, actiunea dintre straturile care le compun face ca densitatea sa fie cu atit mai mare cu cit stratul este plasat mai jos. Prin urmare si presiunea statica a gazului va creste in acelasi sens. n practica, intruct densitatea gazelor este foarte mica in comparatie cu cea a lichidelor, se poate considera ca presiunea gazelor dintr-un recipient este aceeasi in orice punct al acestuiaIn natura si in instalatiile tehnice pot exista diferite tipuri de presiuni:a) presiunea atmosferica pb. Presiunea exercitata de invelisul gazos care inconjoara globul terestru poarta denumirea de presiune atmosferica sau presiune barometrica. Aceasta variaza cu: altitudinea (datorita greutatii aerului), cu starea vremii (data de deplasarea maselor de aer atmosferic) si cu pozitia geografica de pe globul terestru. Variatia densitatii aerului functie de presiune a condus la necesitatea de a stabili o presiune de referinta numita presiune normala, aceasta fiind presiunea corespunzatoare nivelului marii la latitudinea de 45osi temperatura de 0oC si care are valoarea pN= 760 mmHg = 101325 Pa;b) presiunea absoluta pa. Presiunea absoluta reprezinta presiunea unui fluid considerata fata de zero absolut de presiune. Este presiunea care se utilizeaza in toate relatiile termotehnice;c) suprapresiunea ps. Cand in instalatiile tehnice presiunea absoluta este mai mare decit presiunea atmosferica, diferenta dintre acestea poarta denumirea de suprapresiune sau presiune manometrica;d) depresiune pV. Cind in instalatiile tehnice presiunea absoluta este mai mica decit presiunea atmosferica, diferenta dintre acestea poarta numele de depresiune, subpresiune, vacuum sau presiune vacuummetrica. Suprapresiunea si depresiunea, fiind exprimate in raport cu presiunea atmosferica, se mai numesc si presiuni relative.Presiunile precizate anterior pot fi reprezentate schematic in figura 7:Fig. 7. Schema domeniilorde masurare a presiunilor.

e) presiunea statica pst.Presiunea statica reprezinta presiunea care se exercita pe suprafata plana de separare dintre doua mase de fluid aflate in miscare;f) presiunea totala ptot. Daca intr-un curent de fluid se introduce un obstacol viteza fluidului devine zero iar intreaga energie cinetica specifica a fluidului se manifesta sub forma de presiune. Presiunea din acest punct de oprire (de stagnare) poarta denumirea de presiune totala;g) presiunea dinamica pdin. Presiunea dinamica se defineste ca diferenta dintre presiunea totala si cea statica dintr-o sectiune transversala printr-un curent de fluid,3.2. Descrierea aparatelor de masurat presiuneaClasificarea aparatelor de masurat presiunea:Criteriul de clasificareTipul aparatului

Dupa principiulde functionarecu lichid- cu tub in forma de U- cu tub si rezervor:cu tub verticalcu tub inclinat- micromanometre cu compensare (Askania)- cu doua lichide manometrice- diferentiale

cu elementelastic- cu tub Bourdon- cu membrana- cu capsula- cu burduf

cu pistonsi greutati- simplu- cu piston diferential- cu piston echilibrat

Electrice- cu traductoare electrice (rezistive, inductive,tensometrice, piezoelectrice, capacitive)- cu traductoare pneumatice- cu traductoare de presiune utilizate in sistemelede reglare automate

Combinate- cu plutitor- cu tor oscilant- indicatoare de vid- cu clopot- diferentiale

Dupa subordonareametrologica- etaloane- de lucru

In raport cupresiuneaatmosferica- manometre si micromanometre care masoara suprapresiuni- vacuummetre si microvacuummetre care masoara depresiuni- manovacuummetre si micromanovacuummetre caremasoara att suprapresiuni ct si depresiuni

Dupa afisarearezultatuluimasurat- indicatoarecu indicare continuacu indicare discontinua- inregistratoare- indicatoare - inregistratoare

Dupadomeniulde presiune- de presiune relativa (manometre, vacuummetre,manovacuummetre)- de presiune absoluta joasa (de compresie, termoelectrice, cuionizare, radioactive)

Dupa loculde masurare- cu indicare locala- cu transmitere la distanta a indicatiei

Dupa tipulprotectiei- care lucreaza in conditii normale (obisnuite)- cu protectii speciale (impotriva fluidelor corosive, presiuni-lor pulsatorii, socurilor de presiune, temperaturilor mari, etc.)

Aparate cu lichidAvnd o constructie simpla, aparatele cu lichid se utilizeaza pe scara larga pentru masurarea presiunilor. Principiul de functionare se bazeaza pe legea fundamentala a hidrostaticii, comparindu-se presiunea de masurat cu presiunea hidrostatica a unei coloane de lichid (mercur, apa, alcool etilic etc.). Se utilizeaza pentru masurarea suprapresiunilor (manometre), depresiunilor (vacuummetre), suprapresiunilor si depresiunilor (manovacuummetre) si diferentelor de presiune (manometre diferentiale).1)Aparate cu tub U. Constructiv, sunt cele mai simple aparate fiind compuse dintr-un suport rigid 1 pe care sunt fixate cele doua brate ale tubului din sticla 2 si scara gradata 3 (fig. 8). Fig 8. Manometru cu tub U.In cazul majoritatii aparatelor, intreg ansamblul este protejat de o cutie metalica 4 prevazuta cu sticla de protectie. La partea superioara se pot prevedea doua robinete de izolare 5 si un robinet pentru egalizarea presiunilor 6. Daca nivelul lichidului in ambele ramuri ale tubului este acelasi, presiunea din rezervor va fi egala cu presiunea atmosferica (fig. 9.,a). Considerind echilibrul coloanei de lichid manometric la nivelul A-A (fig. 9,b), presiunile din cele doua ramuri, exprimate in unitati de lungime ale coloanei de lichid, vor fi egale. Fig. 9. Moduri de utilizare a tubului U.2)Aparate cu rezervor si tub vertical. Acestea inlatura inconvenientul care apare la aparatele cu tub U datorita necesitatii a doua citiri, dificultati care cresc mai ales cind presiunea variaza. Principial, aceste aparate sunt construite la fel ca cele de tip U, unul dintre tuburi fiind insa inlocuit cu un rezervor de sectiune mult mai mare decit sectiunea celuilalt tub (fig. 10).

Fig. 10. Manometru curezervor si tub vertical.

3)Aparate cu rezervor si tub inclinat. Aceste aparate, numite si micromanometre, se utilizeaza pentru masurarea presiunilor sau a depresiunilor reduse de ordinul milimetrilor coloana de apa.Spre deosebire de aparatele cu rezervor si tub vertical, la aceste aparate tubul este inclinat fata de orizontala cu un unghiaputindu-se obtine deplasari mari ale lichidului manometric in tub la presiuni reduse.Fig. 11. Micromanometrucu tub inclinat. Principiude functionare.

Aparatul se compune dintr-un postament 2 pe care este montat rezervorul 3 care se afla in comunicatie cu tubul din sticla 4. Tubul se poate roti in plan vertical prin intermediul bucsei 5, pozitia acestuia fiind fixata pe sectorul circular 1 cu ajutorul unei armaturi si a unei tije 6. Cu ajutorul suruburilor 7 si 8 si a nivelelor 9 si 10 se realizeaza reglarea la zero a aparatului.

Fig. 12. Micromanovacuummetru cu rezervor si tub inclinat.

Aparate cu element elasticAparatele cu element elastic de masurare au o raspndire larga in cele mai diverse ramuri ale tehnicii avind un domeniu foarte intins de masurare, de la presiuni de ordinul milimetrilor coloana de apa pina la mai mult de 10.000 bar. Sunt in acelasi timp robuste, constructia elementului de masurare precum si manipularea fiind simpla, iar precizia satisfacatoare. Elementul elastic poate fi de tip tub Bourdon (simplu, dublu curbat, elicoidal, spiralat etc.), membrana, capsula sau burduf.Principiul de functionare al acestor aparate se bazeaza pe deformarea elastica sub actiunea suprapresiunii asupra suprafetei active a unui element de masurare. Majoritatea acestor aparate au elementul elastic de tip tub Bourdon (fig. 13). Suprapresiunea determina deplasarea capatului liber al tubului 1 transmitind miscarea prin intermediul unei tije 2 si a unui system dintat 3 la un ac indicator 4 care se deplaseaza in fata unei scari gradate 5.Fig. 13. Manometru cu tub simplu curbat.

Manometrele cu membrana (fig. 14) au elementul sensibil constituit dintr-o membrana de otel 1 cu ondulatii circulare concentrice. Sub actiunea suprapresiunii, membrana se curbeaza in sus iar sub actiunea depresiunii aceasta se curbeaza in jos.Printr-o tija 2 legata de centrul membranei 3 si a unui angrenaj 4, miscarea se transmite unui ac indicator 5.Fig. 14. Manometru cu membrana.

Capsula (fig. 15), ca element de masurare, poate fi cu actiune unilaterala sau bilaterala, fiind formata din doua membrane lipite intre ele, care permit deformarea datorita actiunii presiunii.

Fig. 15. Modul de lucru a uneicapsule manometrice.

Burduful elastic (fig. 16) se mai numeste si tub ondulat. Este format dintr-un tub cilindric cu ondulatii uniforme. Supus la actiunea presiunilor din interiorul si exteriorul lui, inaltimea acestuia va creste sau va scadea, determinind deplasarea acului indicator.

Fig. 16. Modul de lucrua unui element elastic tipburduf pentru manometre.

c)Aparate cu piston si greutatiAparatele cu piston si greutati se utilizeaza in special ca aparate etalon datorita performantelor deosebite ale acestora. Principiul de functionare se bazeaza pe legea lui Pascal, presiunea lichidului manometric din interiorul cilindrului 1 (fig. 17) fiind echilibrata de presiunea data de piesele calibrate 2, care se aseaza pe talerul 3 al pistonului 4. Fig. 17. Manometru cu piston.

Aparate cu traductoare electrice si pneumaticePartile principale ale unor astfel de aparate sunt: 1- elementul sensibil, asupra caruia actioneaza presiunea de masurat, el putind fi: element elastic, tub U, rezervor si tub, tor oscilant, vase cu plutitor, clopot etc.; 2- traductorul, care preia de la elementul sensibil marimea rezultata prin aplicarea presiunii de masurat si o converteste intr-o marime electrica sau pneumatica; 3- aparatul de masurat, care masoara valoarea marimii electrice, indicatia fiind data in unitati de presiune.Aceste aparate sunt utilizate indeosebi pentru transmiterea la distanta a indicatiilor. Traductoarele utilizate pentru masurarea presiunii pot fi: rezistive, inductive, tensometrice, piezoelectrice, capacitive, pneumatice, cu radiatii etc.

CAPITOLUL IVMSURAREA FORELOR

Forta este o marime fizica vectoriala, derivata, care masoara interactiunea dintre doua sisteme fizice. Actiunea unei forte asupra unui corp determina miscarea si/sau deformarea acestuia.

F= m a Unitati de msur Unitatea de masura pentru forta in SI este newtonul (N). 1N reprezinta forta care, aplicata unui corp cu masa de 1kg ii imprima acestuia o acceleratie de 1m/s2. In afara SI se mai foloseste dyn, stena, kg forta (1kgf=9,80665N) si poundal (1pdl=0,138N).Mijloacele pentru masurarea fortei se numesc dinamometre. Clasificarea dinamometrelor: dinamometre mecanice. Acestea functioneaza pe principiul masurarii deformatiei unui element elastic sub actiunea unei forte. Pentru F