I. TEHNICI SI TEHNOLOGII DE MSURARE A MRIMILOR CARACTERISTICE PROCESELOR TEHNOLOGICE

Tema 1. Procese de msurare Tema 2. Metode de msurare

Tema 3. Mijloace pentru msurarea mrimilor tehnice caracteristice proceselor industriale

Tema 4. Instalaii i sisteme de msurare

DUP STUDIEREA ACESTUI MODUL, VEI FI CAPABIL:

S execui operaii pregtitoare pentru utilizarea tehnicilor de msurare.

S utilizezi tehnici de msurare pentru determinarea/monitorizarea mrimilor tehnice specifice proceselor industriale.

S explici structura instalaiilor/sistemelor de msurare.

CAPITOLUL 1. PROCESE DE MSURARE

Procesele de msurare a unor mrimi fizice sunt indispensabile pentru asigurarea bunei funcionri a unei game largi de maini i instalaii.

De fapt, orice activitate tehnic sau tiinific se desfoar prin evaluarea cantitativ a diverse mrimi, parametri.

1.1. Tipuri de procese

^1

In funcie de domeniul de aplicabilitate procesele de msurare se clasific n:

-procese de msurare i verificare n cercetare i laboratoare de dezvoltare;

procese de msurare n domeniul controlului tehnic;

procese de msurare n domeniul ncercrilor instalaiilor;

procese de msurare n marile procese industriale n flux;

procese de msurare n procese industriale individuale descentralizate.

1.1.1. Procese de msurare i verificare n cercetare i laboratoare de dezvoltare

In cercetare i n laboratoarele de dezvoltare, procesele de msurare, prelucrare i interpretare

a rezultatelor obinute sunt activiti complexe, desfurate de specialitii care activeaz

nemijlocit n cercetare.

In cercetarea tiinific, exist o unitate indisolubil ntre studiile teoretice i partea experimental a acestora.

Studiile teoretice permit stabilirea interdependenei dintre diferii parametri ai proceselor tehnice i legile care stau la baza fenomenelor, utiliznd realizrile tiinei din diverse domenii.

Cercetrile experimentale urmresc verificarea adevrului ipotezelor i teoriilor care au stat la baza studiilor referitoare la procesele cercetate. Totodat, sunt investigate fenomene pentru care nu se pot obine rezultate cu aplicabilitate practic pe cale teoretic, din cauza complexitii acestora.

Cercetrile n domeniul tehnologiei construciilor de maini vizeaz fenomenele care se produc n sistemul tehnologic al mainilor-unelte de prelucrri prin achiere, de deformri plastice, de prelucrri electrochimice etc.

Astfel, n sistemul tehnologic al mainii-unelte, la prelucrarea prin achiere, se fac cercetri asupra elementelor care l compun (maina-unealt, scula, dispozitivele de prindere a piesei i, respectiv, a sculei, piesa de prelucrat) n corelaie cu procesul de achiere, urmrindu-se stabilirea regimurilor de achiere, a forelor de achiere, prelucrabilitatea materialelor etc.

Intr-un proces de cercetare experimental care are ca scop determinri cantitative ale uneia sau ale mai multor mrimi, se efectueaz un numr finit de msurtori cu o suficient exactitate, meninnd aceleai condiii (metode, mijloace de determinare, mediu ambiant etc).

De exemplu, dac scopul unei cercetri experimentale este de a stabili variaia forei de achiere F n funcie de avansul s la gurirea unui material oarecare i n anumite condiii de lucru (diametrul i geometria burghiului, materialul acestuia, viteza de achiere, prelucrarea cu sau fr lichid de rcire etc), se stabilesc anumite valori ale avansului burghiului s^s2,...., sn pentru care se msoar valorile forelor de achiere corespunztoare F1,F2, .... Fn. Pentru determinarea fiecreia din aceste valori ale forei de achiere, de exemplu pentru F1 se fac mai multe msurri, toate n aceleai condiii de lucru, inclusiv cu acelai avans s1. Rezultatele msurrilor vor diferi ns unele de altele, datorit erorilor aleatoare, obinndu-se astfel un ir de valori ale forei de achiere.

n cazul msurrii forei de achiere la strunjire se utilizeaz un dinamometru cu element elastic de form inelar (Fig.1.1) pe care se amplaseaz traductoare tensiometrice rezistive conectate n punte electric.

Fig. 1.1. Schema dinamometrului cu element elastic de form inelar, pentru msurarea componentelor Fx i Fz la strunjire, unde: Rxt, Rzt - traductoare tensiometrice rezistive solicitate la traciune ; Rxc, Rzc - traductoare tensiometrice rezistive solicitate la compresiune

In cazul cercetrii comportrii la vibraii a structurii elastice a unui sistem tehnologic, se fac ncercri de lung durat, cu aparatur relativ costisitoare, prelucrarea datelor obinute la msurri realizndu-se cu ajutorul calculatorului.

Asemenea msurri se justific, deoarece permit gsirea soluiilor de mbuntire a comportrii la vibraii a structurii studiate, precum i utilizarea rezultatelor n cazul proiectrii unor maini similare.

Din punctul de vedere al vibraiilor, studiul comportrii sistemului tehnologic poate fi fcut prin dou moduri de msurare a acestora:

msurarea vibraiilor n diferite puncte ale sistemului tehnologic, n diferite condiii de lucru ale acestuia, fr excitarea suplimentar, cum ar fi regimul de mers n gol sau cel de achiere;

msurarea vibraiilor n diferite puncte ale sistemului tehnologic, pentru situaia n care maina-unealt nu funcioneaz, sistemul elastic fiind excitat cu fore variabile, de obicei, ntre scul i pies, pe diferite direcii.

Aceste ncercri se fac n scopul msurrii nivelului vibraiilor i al determinrii surselor de vibraii, urmrindu-se micorarea efectelor vibraiilor asupra deplasrilor sculei fa de pies, n vederea creterii preciziei de prelucrare i a productivitii prelucrrii.

1.1.2.Procese de msurare n domeniul controlului tehnic

Tehnologia de control reprezint o succesiune logic de operaii, faze, fcute n scopul comensurrii preciziei de prelucrare, cu precizie i productivitate corespunztoare scopului i cu costuri convenabile. Echipamentele de control sunt indispensabile tehnologiilor de control.

Echipamentele de control reprezint totalitatea mijloacelor concepute i realizate n scopul controlului preciziei cu productivitate, precizie i costuri convenabile.

Controlul este activitatea prin care se stabilete dac valoarea mrimii msurate ndeplinete condiiile impuse n documentaia de execuie aferent.

Controlul implic i aspectul calitii, n sensul c, pe lng activitatea de msurare, o include i pe aceea de comparare a valorii msurate cu o valoare de referin.

1.1.3.Procese de msurare n domeniul ncercrilor instalaiilor

Inainte de a fi date n folosin, instalaiile se supun obligatoriu la ncercri, n scopul depistrii i remedierii defectelor.

Astfel, instalaiile de distribuire a gazelor naturale, att cele exterioare, ct i cele interioare, se supun la trei ncercri, conform schemei de mai jos.

ncercarea preliminar se poate face pe poriuni de instalaie sau pe ntreaga lucrare. ncercarea se efectueaz cu aer comprimat, la urmtoarele presiuni:

9 kgf/cm2 pentru conductele de presiune medie;

4kgf/cm2, pentru conductele de presiune redus;

1 kgf/cm2, pentru conductele de presiune intermediar sau joas.

Durata ncercrii va fi de minimum o or, pentru conductele de medie presiune, i de 30 pn la 600 minute pentru conductele de presiune redus, intermediar sau joas, n funcie de diametrul conductelor. Pe toat durata creterii presiunii, se va urmri indicaia manometrului de control, iar la apariia unor defecte, se ntrerupe controlul i se golete instalaia. Eliminarea aerului din instalaie se va face prin captul opus celui de umplere.

ncercrile vor fi reluate numai dup remedierea defectelor. Dup terminarea probei, nu se admit pierderi de presiune.

ncercarea de rezisten se face n aceleai condiii ca i ncercarea preliminar. mbinrile dintre tronsoane, care nu au fost supuse la ncercarea preliminar, se verific cu ap i cu spun. Nu se admit pierderi de presiune. ncercarea de etaneitate la toate instalaiile se face la presiunea de regim. Nu se admit pierderi de presiune.La ncercarea conductelor, se vor folosi manometre nregistratoare sau manometre indicatoare cu element elastic, clasa de precizie 1.

Presiunea de ncercare se realizeaz cu pompe de mn sau cu compresoare acionate cu motoare electrice, alese n funcie de mrimea presiunii necesare i de volumul instalaiei.

Dup efectuarea ncercrilor de rezisten i etaneitate, se ntocmete un proces - verbal de recepie, n care se consemneaz parametrii de ncercare i rezultatele obinute.

Instalaiile de alimentare cu ap se supun la probe de etaneitate, n scopul depistrii defectelor. Pentru a fi uor controlabil, instalaia trebuie s fie neacoperit, ncercarea la presiune a conductelor se efectueaz n dou etape:

ncercarea pe tronsoane;

ncercarea general.

ncercrile pe tronsoane reprezint probe pariale, care se fac pe diverse poriuni de reea, pentru a permite acoperirea conductelor, pe msura executrii instalaiei. ncercarea general a instalaiei are loc nainte de darea acesteia n exploatare.ncercrile se fac cu ap rece, prin legarea provizorie la reeaua de ap a antierului, dac exist suficient presiune, sau prin introducerea apei cu ajutorul unei pompe, montat astfel nct apa s circule n acelai sens n care va circula la darea n folosin.

Presiunea de prob pentru instalaiile interioare este mai mare de 1,5 ori dect presiunea de regim, dar nu mai mic de 6kgf/cm2. Presiunea se menine minimum 20 min, timp n care nu se admite scderea presiunii.

Presiunea n instalaie se citete cu ajutorul unui manometru montat lng pomp. Pentru mai mult siguran, se monteaz dou manometre, n dou puncte diferite ale instalaiei. Presiunea citit la cele dou manometre trebuie s corespund, avnd n vedere diferena de nivel dintre ele. Dac presiunea indicat difer, se schimb manometrele ntre ele, iar dac diferena se menine, rezult c pe poriunea dintre cele dou manometre exist un defect.

Pe durata de 20 min a probei nu trebuie s se observe la manometru nici o scdere de presiune.

Dup ncercarea cu ap rece urmeaz ncercarea de etaneitate la cald. Pentru aceasta, se menine n funciune instalaia de ap cald i circulaia timp de 6 ore, apa din instalaie avnd temperatura de regim (60-70C).

1.1.4.Procese de msurare n marile procese industriale n flux

In cadrul proceselor tehnice, msurarea poate avea obiective diferite, cel mai des ntlnite

fiind:

-monitorizarea, care const n urmrirea permanent a celor mai semnificativi parametri, n scopul realizrii unui istoric" al evoluiei procesului, precum i avertizarea n cazul depirii unor limite de prealarmare/alarmare.

Exemplu:

La o instalaie de epurare a apelor reziduale, se monitorizeaz cantiti de ap, concentraia substanelor gazoase sau solide dizolvate n ap dup aplicarea procedurilor de epurare, pe cnd la un sistem de monitorizare clinic a pacienilor trebuie cunoscui parametrii vitali (tensiune arterial, puls, respiraie).

Fig. 1.2. Instalaie de epurare a apelor reziduale.

-comanda (controlul) proceselor, care presupune meninerea parametrilor investigai la anumite valori sau ntre anumite limite, pentru a se asigura funcia obiectiv impus procesului controlat.

Exemple: reglarea - fie separat, fie n cascad - a temperaturii, a presiunii i a nivelului, ntr-un proces de nclzire.

-cercetarea experimental inginereasc, efectuat cu scopul de a pune n eviden att aspecte constructive, ct i funcionale n calitatea echipamentelor sau proceselor conduse.

Exemple de experimente cu caracter de cercetare: determinarea gradientului de temperatur ntr-un cuptor rotativ pentru fabricarea cimentului, evidenierea forelor de traciune la roile tractoare ale unui automobil care se deplaseaz pe un teren cu grade complexe de solicitare etc.

1.1.5.Procese de msurare n procese industriale individuale descentralizate

In conceperea proceselor de msurare, trebuie s se in seama de urmtoarele condiii principale:

s se asigure o exactitate de msurare, n concordan cu tolerana prescris, pentru fiecare dimensiune msurat;

s se asigure semnalele necesare a fi transmise ctre linia de prelucrare, n vederea realizrii corecte a intercondiionrii control-prelucrare;

tactul msurrii s coincid sau s fie mai mic dect cel al prelucrrii;

s se permit asigurarea unui grad de flexibilitate suficient de mare, astfel nct s nu necesite timpi mai mari de trecere de la o dimensiune la alta dect ai liniei de prelucrare.

Asigurarea exactitii de msurare

Prile cele mai importante din cadrul sistemelor de control sunt subansamblele de msurare. Acestea trebuie s fie astfel concepute i realizate, nct erorile generate n sistemul de control s fie ct mai mici. n funcie de materialul piesei de prelucrat, sistemul de control va fi prevzut cu subansamble care s evite apariia erorilor cauzate de deformaiile elastice i cu sisteme de compensare a temperaturii, n funcie de temperatura mediului la care se face controlul.

Semnalele transmise la linia de prelucrare Sistemul de control trebuie astfel conceput, nct

s poat transmite ctre linia de prelucrare acele tipuri de semnale care i sunt necesare, n funcie de gradul de prelucrare a informaiilor liniei.

Pentru liniile automate, unde este necesar ca sistemul de control s rspund dac dimensiunea verificat se nscrie n cmpul de toleran, semnalele transmise sunt sub form de contact electric. Pentru cazul pies bun", acestea vor transmite un semnal care va permite continuarea ciclului de lucru, iar pentru cazurile pies mic sau mare" semnale care vor opri ciclul de lucru.

Tactul msurrii

Timpul afectat msurrii trebuie s in seama n mod obligatoriu de timpul prelucrrii piesei, n sensul c nu trebuie s conduc la timpi suplimentari afectai controlului.

Pentru realizarea acestei condiii eseniale, trebuie acordat o atenie deosebit analizei duratelor fazelor procesului n ansamblul su:

timpii de transport al subansamblelor sistemului de control;

timpii afectai prelucrrii dimensiunii controlate;

timpii afectai transmiterii informaiilor i, implicit, viteza de rspuns a sistemului de control.

Gradul de flexibilitate

Gradul de flexibilitate al sistemului de control trebuie s fie n deplin acord cu cel de prelucrare. Astfel, pentru liniile automate care sunt destinate prelucrrii unui numr redus de tipodimensiuni de piese, este suficient conceperea unui sistem de control, care s permit schimbarea dornurilor de control de la o dimensiune la alta.

1.2. Componentele procesului de msurare

Componentele procesului de msurare sunt: msurandul, mijloacele de msurare, etaloanele.

1.2.1.Msurare-msurand

Msurarea const ntr-o succesiune de operaii experimentale, realizate pentru determinarea cantitativ a unei mrimi.

Msurarea este operaia metrologic prin care o mrime fizic este comparat cu unitatea de msur specific.

- Obiectul purttor al mrimii fizice se numete msurnd. Rezultatul msurrii este valoarea efectiv V, care ne arat de cte ori unitatea de msur se cuprinde n mrimea de msurat. V = M/U.M.= k (1) unde: M - mrimea de msurat

U.M.- unitatea de msur

deci: V=k[UM]

Msurarea se termin odat cu aflarea valorii V a mrimii msurate i prezint un aspect cantitativ.

1.2.2.Mijloace de msurare

Mijloacele de msurare sunt sisteme tehnice construite n scopul comparrii mrimii de msurat cu unitatea de msur specific, n scopul aflrii valorii msurate.

Dup tipul de semnal utilizat pentru msurare, mijloacele de msurare pot fi: mecanice, electrice, pneumatice, hidraulice, optice, acustice, nucleare sau combinaii ale acestora (optico-mecanice, electrico-pneumatice etc).

Dup modul de utilizare, mijloacele de msurare pot fi:

-mijloace de msurare manuale, la care operatorul intervine n toate fazele de msurare (de exemplu: msurarea cu ublerul, msurarea cu micrometrul);

mijloace de msurare mecanizate, la care o parte din operaiile de msurare se execut fr intervenia operatorului;

mijloace de msurare automatizate, la care, msurile sunt executate fr intervenia operatorului.

Exemplu: sortatoarele pentru bile de rulmeni.

Dup natura semnalului de intrare, mijloacele de msurare pot fi pentru:

mrimi mecanice;

mrimi termice;

mrimi electrice;

mrimi optice;

mrimi acustice.

Dup complexitate, mijloacele de msurare se clasific n:

a) msuri - sunt cele mai simple mijloace de msurare, care materializeaz unitatea de msur ori un multiplu sau un submultiplu al acesteia;

b) instrumente de msurare - conin n interiorul lor cel puin o msur i permit compararea direct a mrimii de msurat cu unitatea de msur; Exemplu: ubler, micrometru.

Fig. 1.3. Micrometru de exterior

c) aparate de msurare - sunt subansambluri formate din msuri, subansambluri traductoare, intermediare sau de prezentare a rezultatelor msurrii; Exemplu: aparate optice, aparate pentru msurarea temperaturii.

d) instalaii de msurare-sunt ansambluri compuse din aparate, msuri etc. formate n scopul msurrii mai multor parametri ai aceleiai mrimi fizice sau chiar a mai multor mrimi; Exemplu: microscopul de atelier, spectroscopul.

Fig. 1.4. Microscop de msurare^

e)sisteme de msurare - sunt ansambluri formate din aparate, msuri iinstalaii, utilizate pentru efectuarea msurrilor i pentru centralizarearezultatelor.

Exemplu: sistemul de msurare i control de la o central electric. 1.2.3. Etaloane. Categorii de etaloane. Clasificare

Etalonul este un mijloc de msurare simplu, destinat definirii, reproducerii, determinrii, conservrii sau generrii uneia sau mai multor valori cunoscute ale unei mrimi, pentru a servi drept referin n operaia de comparare a etalonului cu alte mijloace de msurare.

Etalonul poate fi:

o msur etalon;

un aparat de msurat etalon;

un traductor etalon;

un ansamblu de msurare etalon.

Mijloacele de msurare etalon au o destinaie bine precizat, i anume aceea de etalonare a altor mijloace de msurare.

Etaloanele nu se folosesc pentru msurri curente. Exist trei categorii de etaloane:

etaloane de definiie;

etaloane de conservare;

etaloane de transfer.

Etaloanele de definiie constituie referina iniial pentru msurarea unei mrimi. Etaloanele de definiie genereaz" unitatea de msur, prin materializarea" definiiei sale, n cadrul unui experiment fizic bazat pe aceast definiie.

Exemplu:

Etalonul de definiie pentru unitatea de lungime este un laser a crui frecven este sincronizat pe un multiplu al frecvenei atomului de cesiu 133. Acest etalon reproduce" experimental definiia metrului, i anume:

lungimea drumului parcurs de lumin n vid, n fraciunea 1/299792458 dintr-o secund;

etalonul de definiie pentru unitatea de timp este un etalon atomic cu cesiu, care genereaz" secunda n conformitate cu definiia ei, i anume 9192631770 perioade ale radiaiei atomului de cesiu 133.

Fig. 1.5. Etalon de definiie pentru mas

Etalonul de conservare este un obiect sau un sistem tehnic care pstreaz" o anumit valoare a unei mrimi fizice, cu o bun stabilitate n timp. Valoarea etalonului de conservare trebuie determinat prin comparare cu un etalon de definiie sau cu alte etaloane de conservare. Exemplu:

o greutate din oel sau din font este folosit ca etalon de conservare pentru mas;

o cal plan paralel este un etalon de conservare pentru lungime; un rezistor din manganin este un etalon de conservare pentru rezistena electric .a.

Fig. 1.6. Etalon de conservare pentru presiune

Etaloanele de transfer fac trecerea de la etaloanele de conservare la alte etaloane ale unor mrimi derivate (transfer dimensional), la etaloane ale aceleiai mrimi, dar de valori diferite (transfer adimensional) i, respectiv la etaloane n regim variabil (transfer static-dinamic).

Fig. 1.7. Etalon de transfer pentru presiune Etaloanele pentru transfer dimensional se numesc etaloane de derivare. Cu ajutorul acestor etaloane se reproduce" o mrime derivat pe baza unei ecuaii fizice, n funcie de alte mrimi cunoscute.

Exemplu: un manometru-etalon cu piston i greuti genereaz o presiune ale crei valori se calculeaz n funcie de masa total a prii mobile i de aria efectiv a ansamblului piston-cilindru.

Etaloanele pentru transfer adimensional se numesc etaloane de raport. Ele se folosesc ndeosebi n domeniul mrimilor electrice. Sunt constituite din dispozitive de raport" de mare precizie (divizoare de tensiune, comparatoare de curent, transformatoare de curent i de tensiune etc), care permit efectuarea unor comparri 1: n, prin metode de raport.

Etaloanele pentru transfer static-dinamic sunt destinate transpunerii n regim de variaie sinusoidal, n impulsuri sau n alt dependen de timp a unor mrimi de valoare cunoscut. Se cunosc de asemenea etaloane pentru mrimi ca: fora, tensiunea electric, curentul electric, puterea electric etc.

Clasificarea etaloanelor se poate face dup dou criterii mai importante: dup componena lor i dup subordonarea metrologic, conform tabelului 1.1. Tabelul 1.1 I Clasificarea etaloanelor

DefiniieExemple

Dup componenindividual Etalonul individual este acel mijloc de msurare care ndeplinete singur de sine stttor, rolul de etalon.etalon de mas de 1 kg, cal plan paralel etalon, manometru etalon, voltmetru etalon

colectiv Etalonul colectiv este format dintr-un grup de mijloace de msurare

de acelai tip, cu caracteristici metrologice apropiate, asociate pentru a ndeplini mpreun rolul de etalon. Valoarea care se atribuie etalonului colectiv este media valorilor individuale, obinndu-se astfel

un etalon cu caracteristici superioare fa de cele ale unui etalon individual (stabilitate n timp, siguran, repetabilitate, posibilitate de modificare a componenei etc.)grup de lmpi incandescente, ca etalon, de intensitate luminoas

serie de etaloane Seria de etaloane reprezint un grup de etaloane individuale cu valori nominale diferite, asociate n scopul acoperirii unui interval de valori.trusa de cale plan paralele, trusa de cale unghiulare, serie de greuti etalon etc.

Dup subordonarea metrologic n funcie de exactitateprimar Etalonul primar reprezint etalonul unei mrimi fizice care are cele mai nalte caracteristici metrologice. Etaloanele primare servesc la transmiterea unitilor de msur" ctre etaloane cu caracteristici metrologice inferioare.

secundar Etalonul secundar are valoarea stabilit prin comparare direct sau indirect (prin etaloane intermediare) cu etalonul primar al mrimii fizice respective.

Etaloanele secundare cu exactitatea cea mai ridicat sunt etaloane secundare de ordinul I. Acestea se compar direct cu etalonul primar. Etaloanele secundare de ordinul II, de exactitate mai sczut, se compar cu etaloanele secundare de ordinul I, pentru stabilirea valorii lor. La rndul lor, etaloanele secundare de ordinul III, de exactitate i mai sczut, se compar cu etaloanele secundare de ordinul II .a.m.d.

CAPITOLUL 2. METODE DE MSURARE 2.1. Metode de msurare directe

Metoda de msurare direct este metoda prin care valoarea msurandului este obinut nemijlocit i nu prin msurarea unor mrimi legate funcional cu msurandul.

Exemple de msurri care folosesc metoda direct sunt: msurarea unei lungimi cu ajutorul unei rigle gradate, msurarea unei mase folosind o balan cu brae egale .a.

O clasificare general a metodelor de msurare este prezentat n tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.

Metode de msurare cu caracter generalExemple

Metode de

msurare

directComparare simultanComparare 1:1Comparare directa)diferenial

b)de zero"Msurarea lungimii cu rigla Compararea etaloanelor de tensiune prin opoziie Calorimetru diferenial

Comparare indirecta)simpl

b)prinsubstituie

c)prinpermutareCompararea maselor cu o balan cu brae egale Compararea rezistenelor cu o punte cu brae de aceeai impedan (punte-comparator)

Comparare 1:nPrin

adiionareCompararea maselor prin metoda seriei nchise Compararea rezistenelor electrice prin nsumare

Prin

multiplicareBalan cu brae neegale Compensator de curent continuu Punte de msurare

Comparare succesivCu memoriemecanicManometru cu element elastic

Balan dinamometric Instrument

electric indicator

electricVoltmetru digital Fluxmetru electronic

Cu alte tipuri de memorieAmperormetru electrolitic Termometru cu lichid

Metode de msurare indirectManometru cu coloan de lichid Main de for cu ncrcare direct Msurarea densitii Msurarea rezistivittii

Msurarea poate fi efectuat printr-o comparare simultan sau printr-una succesiv.

In compararea simultan, msurandul este comparat nemijlocit cu una sau cu mai multe valori de referin ale aceleiai mrimi, furnizat de un etalon, care particip la fiecare msurare.

Exemplu: o lungime comparat cu lungimea cunoscut a unei cale plan paralele, o mas comparat cu masa unei greuti etalon folosind o balan cu brae egale .a.

In compararea succesiv, mrimea de referin (etalonul) nu particip la fiecare msurare. Etalonul este folosit pentru etalonarea (gradarea) iniial i (dac este necesar) pentru reetalonarea periodic a unui aparat care stocheaz n memoria" sa informaia de etalonare.

Exemplu: msurarea presiunii cu un manometru, msurarea tensiunii electrice cu un voltmetru .a.

Rezult c, la compararea simultan, informaia de msurare este transmis n acelai moment de la etalon i de la obiectul supus msurrii operatorului uman, prin aparat, pe cnd, la compararea succesiv, aceast informaie circul n dou etape: mai nti, pe calea etalon-aparat (la etalonare) i apoi pe calea obiect supus msurrii aparat-operator (la fiecare msurare, aa cum rezult i din figura 2.1.).

Fig. 2.1. Modalitatea de realizare a transmiterii

informaiei de msurare: a - la compararea simultan; b - la compararea succesiv;

1 - n cazul etalonrii; 2 - n cazul msurrii.

Compararea simultan este predominant, deseori singura utilizat, n msurrile de cea mai nalt precizie, proprii laboratoarelor de metrologie, ca de exemplu: compararea cu mare precizie a maselor, msurarea lungimii folosind radiaii etalon etc. Msurarea prin metoda comparrii simultane se poate face fie prin comparare 1:1, fie prin comparare 1:n.

2.1.1. Metode de msurare prin comparare simultan 1:1

Compararea 1: 1 este fie o comparare direct, n situaia n care msurandul este comparat nemijlocit cu o mrime de referin, fie o comparare indirect, n situaia n care compararea este efectuat cu ajutorul unui aparat (comparator) intermediar etalonat anterior.

Compararea direct 1:1, prin metoda diferenial i metoda de zero

a)Metoda diferenial const n msurarea nemijlocit a diferenei dintre msurnd i omrime de referin cunoscut, de valoare apropiat de cea a msurandului: x = x0+d (2)unde: x = valoarea msurandului,

x0 = valoarea de referin, cunoscut d = diferena msurat direct

Exemplu: msurarea lungimii unei piese, prin comparare cu o pies de referin (un etalon, o cal plan paralel), msurnd cu un comparator cu cadran diferena d dintre lungimile pieselor

(Fig. 2.2).

Fig. 2.2. Compararea lungimilor a dou piese prin metoda diferenial

b)Metoda de zero este un caz particular al metodei difereniale, ncare diferena dintre msurnd i mrimea de referin este adus la zero:

x = Xo (3)

n acest fel, aparatul nu mai msoar propriu-zis, el fiind folosit doar ca indicator de nul. Drept urmare, influena sa asupra incertitudinii de msurare este i mai mic, n procesul de msurare intervenind numai incertitudinea datorat insensibilitii de nul.

Cu alte cuvinte, relaia (3) ar trebui scris astfel: x = x0 ui (4)

unde: ui reprezint incertitudinea datorat insensibilitii indicatorului de nul.

Metoda diferenial i metoda de zero sunt, n general, cele mai precise metode de msurare, deoarece pentru ambele metode incertitudinea introdus de aparat este minim. Aceast metod prezint dezavantajul c necesit un etalon de valoare apropiat de valoarea msurandului sau un etalon de valoare variabil.

Compararea indirect 1:1 Principalele variante ale comparrii 1:1 indirecte sunt: metoda comparrii simple, metoda substituiei i metoda permutrii.

a) Metoda comparrii 1:1 indirecte simple (Fig. 2.3.a), const n compararea celor dou mrimi - msurandul i referina - cu ajutorul unui aparat numit comparator 1:1. Rezultatul este dat de expresia: X = Kx0 (5) unde: K- factor introdus de comparator, K~1.

Acesta adaug o surs important de incertitudine n procesul de msurare, att n cazul n care K= 1, ct i n cazul corectrii lui K, introducnd n relaia (5) valoarea sa real, diferit de 1 (n realitate, K = 1 + e, unde e este o corecie neaplicat).

b) Metoda substituiei (metoda Borda), numit i metoda efectelor egale", elimin eroarea sistematic a comparatorului printr-o msurare dubl. Cele dou mrimi de comparat se aplic succesiv aparatului, egalitatea lor fiind asigurat de faptul c au acelai efect asupra aparatului. n acest fel, eroarea aparatului este eliminat, fiindc ea intervine la fel n ambele msurri. Incertitudinea msurrii depinde de sensibilitatea comparatorului i de erorile aleatoare.

Fig. 2.3. Metoda de msurare prin comparare 1:1 indirect:

a - comparare simpl; b - metoda substituiei;

c - metoda permutrii

Metoda substituiei poate fi ilustrat prin compararea a dou mase, cu ajutorul unei balane cu brae egale (Fig. 2.3.b). In metoda substituiei, pe lng masele de comparat (masa necunoscut x i masa etalon x0), mai este necesar o mas auxiliar xt, numit tar", de valoare apropiat de x i de x0. La prima msurare se

pune pe un platan al balanei masa x i pe al doilea platan masa auxiliar xt.

Prin variaia valorilor xt, se ajunge la echilibrul balanei. Dac lungimile braelor balanei sunt l1 i l2, aplicarea legii prghiilor conduce la relaia:

l1x=l2x (6)

La a doua msurare, se nlocuiete masa x cu masa etalon x0, iar pe cellalt platan se pstreaz nemodificat masa x(, necunoscut.

Se reechilibreaz balana, prin variaia valorilor x0 i rezult:

L1X0 = l^Xt (7) unde:x0 - valoarea care asigur echilibrul.

Relaiile (6) i (7) raportate (membru cu membru) sunt echivalente cu:

x/x0=1 i x = x0 (8)

Rezultatul nu depinde nici de raportul lungimilor braelor de prghie l1, l2, nici de masa auxiliar xt. Prin faptul c exclude influena erorilor sistematice ale balanei, metoda se aplic n msurrile de cea mai nalt precizie.

c) Metoda_permutrii (metoda Gauss), numit i metoda transpoziiei", reprezint o alt posibilitate de eliminare a erorii comparatorului, n cazul unei comparri 1:1. i n acest caz se fac dou msurri succesive. Caracteristic pentru aceast metod este schimbarea ntre ele a mrimilor comparate, de la prima la a doua msurare, ceea ce face ca erorile aparatului s afecteze cele dou mrimi pe rnd, n egal msur.

Pentru a ilustra aceast metod, se consider tot compararea a dou mase, cu ajutorul unei balane cu brae egale (Fig, 2.3.c). La prima msurare, se aeaz masa necunoscut x pe primul platan i masa etalon x0 pe al doilea platan.

Astfel, rezult: lr %l = l2 % (9)

La a doua msurare, x i x0 se schimb ntre ele. Dac l1 ^ l2, va fi necesar o modificare a masei etalon, pentru a obine echilibrarea balanei. Fie x0' noua valoare care echilibreaz balana.

Se obine: ljX=l2Xo(^0).

Egalitile (9) si (10) sunt echivalente cu: x/x0-x0/x (11) i x

i n acest caz, rezultatul final care reprezint media geometric a celor dou rezultate pariale este independent de raportul lungimilor braelor de prghie l1/l2.

2.1.2. Metode de msurare prin comparare simultan 1:n

Compararea 1:n este o metod de comparare simultan, n care msurandul este comparat cu o mrime de referin de valoare sensibil diferit (msurandul i referina au valori n raportul 1:n, unde n^1).

Exist dou posibiliti de a compara simultan doi msuranzi de valori diferite: metode de adiionare (nsumare), prin combinarea mai multor valori, astfel nct s permit n final o comparare 1:1, i metode de multiplicare (de raport), n care se folosete un dispozitiv de raport intermediar prin comparare.

Metode de comparare prin adiionare

Sunt metode relativ complexe, folosind valori auxiliare i un numr suficient de comparri, astfel nct, n cele din urm, compararea 1:n s se realizeze printr-un numr anumit de comparri

1:1.

Exemplu: trebuie etalonat o mas etalon de 10 kg, prin comparare cu o mas de 1 kg, a crei valoare este cunoscut.

Pentru aceasta, se vor folosi o serie de mase auxiliare de 1 kg, 1 kg, 2kg i 5 kg (ale cror valori nu trebuie s fie cunoscute), pe baza urmtoarei proceduri:

se etaloneaz prima mas de 1 kg, prin comparare cu etalonul de referin de 1 kg;

se etaloneaz a doua mas auxiliar de 1 kg n acelai fel, prin comparare cu referina de 1 kg;

se etaloneaz a treia mas auxiliar, de 2 kg, cu masa nsumat (1kg+1kg) a dou din etaloanele de 1 kg (de valori acum cunoscute);

se etaloneaz a patra mas auxiliar, de 5 kg, cu masa nsumat (1kg+1kg+1kg+2kg) a celor patru etaloane de valori cunoscute, determinndu-se astfel i valoarea unui etalon de 5 kg;

se compar, n sfrit, masa de 10 kg cu masa nsumat (1 kg +1 kg +1 kg + 2 kg +5 kg), determinndu-se astfel valoarea ei n raport cu masa de referin (cunoscut) i cu masele auxiliare (determinate prin procesul de msurare etalonare descris). Se observ c n aceast secven de msurri s-au efectuat numai comparri 1: 1 (care, pentru precizie maxim, pot fi fcute prin substituie sau prin permutare). n final ns, msurarea este o comparare 1:10, ilustrat schematic n figura 2.4.

Fig. 2.4. Compararea unei mase de 10 kg cu o mas de 1 kg, prin metoda de adiionare, folosind patru mase auxiliare, de 1 kg (1'), 1 kg (1"), 2 kg i 5 kg i efectund cinci comparri 1:1, succesive.

Metode de comparare l:n prin multiplicare

Se mai numesc i metode de raport, deoarece folosesc un dispozitiv de raport care permite compararea simultan a dou mrimi de valori diferite (Fig. 2.5.).

Fig. 2.5. Principiul metodei de multiplicare (de raport)

De cele mai multe ori, metodele de multiplicare sunt similare metodelor de zero, n care una dintre mrimi este comparat cu un multiplu sau cu o fraciune din cealalt mrime. Raportul de multiplicare sau de divizare, reprezentat de un numr adimensional, este dat de dispozitivul de raport.

Cel mai cunoscut exemplu de metod de multiplicare este compararea a dou mase cu ajutorul unei balane cu brae inegale (bascula zecimal, bascula roman etc). Masa de msurat este dat de relaia:

x =xo (13) unde: x - masa de referin; l1 ,l2 - lungimile braelor de prghii ale balanei.

Precizia metodei depinde nemijlocit de precizia raportului l1 /l2 .

Curs TEHNICI DE MSURARE N DOMENIU Scanat de Ungureanu Marin13

n msurrile mrimilor electrice, metodele de multiplicare sunt folosite pe scar larg i sunt cunoscute mai mult sub denumirea de metode de raport. Ele au deseori o precizie ridicat, datorit preciziei bune a dispozitivelor de raport electrice, cum ar fi puni, divizoare rezistive, divizoare inductive .a.

Ecuaia general de msurare a metodelor de raport este:

x = kxo (14)

unde: k - parametrul caracteristic dispozitivului de raport.

Parametrul k poate avea una sau mai multe valori fixe; n acest caz, pentru obinerea relaiei (14) este necesar variaia valorii de referin x0. Alte dispozitive de raport permit variaia raportului caracteristic k n trepte fine, astfel c mrimea de referin poate avea o valoare fix (sau mai multe valori fixe).

2.1.3. Metode de msurare prin comparare succesiv

Metodele de comparare succesiv au avantajul simplificrii operaiei de msurare. Compararea succesiv se impune ca metod de msurare a mrimilor fizice pentru care este imposibil, dificil sau incomod de realizat un etalon care s serveasc pentru compararea direct. Metoda de comparare succesiv este specific aparatelor de msurat indicatoare, n care au loc una sau mai multe conversii ale mrimii de msurat.

Exemplu: La un miliampermetru magnetoelectric, curentul de msurat este convertit ntr-un cuplu mecanic care acioneaz asupra acului indicator al aparatului. Acestui cuplu activ i se opune un cuplu rezistent, creat de elementul elastic (arc spiral, banda de suspensie). Poziia indicatorului aparatului este determinat de echilibrul celor dou cupluri. Se produce astfel o comparare ntre cuplul activ i cuplul rezistent, deci ntre dou mrimi care iau natere n interiorul aparatului, n general de alt natur dect msurandul.

Un fenomen asemntor se produce ntr-un cntar dinamometric, ntr-un manometru cu element elastic sau ntr-un tahometru centrifugal, unde, prin conversia msurandului, se ajunge la o for sau la un cuplu activ, echilibrat de o mrime rezistent corespunztoare. La un multimetru digital (Fig. 2.6.), mrimea de msurat - tensiune, curent, rezisten etc. - este convertit ntr-o tensiune, ntr-un interval de timp sau ntr-o frecven, care este comparat cu o mrime de referin corespondent.

Fig. 2.6. Multimetru digital

Tuturor metodelor de comparare succesiv prezentate le este caracteristic conversia mrimii de msurat, x, ntr-o mrime intermediar, v, care este comparat cu o mrime de aceeai natur, v0, generat n interiorul aparatului.

Metoda comparrii succesive conine" deci i o comparare simultan, la care ns nu particip msurandul, ci mrimi intermediare, una I aflat n relaie cu msurandul (mrimea v), iar cealalt n relaie cu | mrimea de ieire a aparatului (mrimea vq). Cu alte cuvinte, compararea succesiv nlocuiete compararea simultan dintre msurnd i mrimea de referin, printr-o comparare simultan ntre alte dou mrimi, una rezultat din conversia msurandului i alta care, prin conversie, devine mrimea de ieire a aparatului (indicaia aparatului). Figura 2.7. ilustreaz principiul metodei de msurare prin comparare succesiv.

Fig. 2.7. Principiul metodei de msurare prin

comparare succesiv x - mrime de intrare; y - mrime de ieire.

2.2. Metode de msurare indirect

Prin aceste metode, valoarea msurandului este obinut din valoarea (sau valorile) msurat (msurate) a altei (sau ale altor) mrimi, legate de msurnd, printr-o dependen funcional.

Msurrile indirecte se aplic acelor mrimi pentru care nu se dispune de procedee practice avantajoase de comparaie nemijlocit cu o mrime cunoscut aparinnd aceleiai clase. n asemenea cazuri, valoarea se obine prin intermediul unor mrimi de alt natur, direct msurabile, i n raport de care exist relaii cunoscute de dependen a mrimii de msurat. Dup forma acestor relaii de dependen, se deosebesc dou variante:

metode indirecte explicite,

metode indirecte implicite.

2.2.1.Metode indirecte explicite

Metodele indirecte explicite sunt utilizate atunci cnd mrimea care se msoar indirect depinde de cele direct msurabile printr-o relaie explicit.

Exist numeroase mrimi pentru care asemenea relaii faciliteaz msurarea lor. Exemplu: suprafeele sau volumele nu se determin prin compararea direct cu unitatea, ci se msoar lungimile laturilor i, prin intermediul acestora, se calculeaz suprafaa sau volumul corpului respectiv, pe baza unor relaii cunoscute. In mod similar, rezistivitatea p a unui material conductor pentru care se poate scrie relaia: p = RA/l,

se determin prin msurarea direct a rezistenei R, a ariei A i a lungimii l corespunztoare unui eantion din materialul respectiv.

Introducnd n relaia de mai sus valorile obinute, se deduce prin calcul valoarea rezistivitii p.

Alte exemple: msurarea densitii prin msurarea masei m i a volumului V i aplicarea formulei p=m/V; msurarea conductivitii unui conductor prin msurarea rezistenei R, a lungimii l, i a seciunii S, ale conductorului i determinarea conductivitii a cu ajutorul formulei

a=l/RS.

Rezult astfel c msurrile indirecte explicite constau din mai multe msurtori directe simultane, urmate de calcule relativ simple efectuate de operator.

2.2.2.Metode indirecte implicite

Aceste metode difer de metodele explicite prin aceea c mrimea care se determin indirect depinde de cele direct msurabile printr-o relaie implicit.

Un exemplu l poate constitui evaluarea coeficienilor de variaie cu temperatura a unei rezistente electrice conform relaiei:

Re=Reo[ 1 + a( - 0) + P( - 00)2 + y( -0)2 ].

Problema este aceea a determinrii coeficienilor a, p, y care intervin sub o form implicit n relaia de mai sus, pe baza msurrii temperaturii 0 i a rezistenelor corespunztoare R0 . Pentru obinerea rezultatului, se vor parcurge etape similare, ca la metodele indirecte explicite, i anume: msurarea direct a temperaturii i a rezistenei, introducerea n relaie i deducerea coeficienilor. Diferenele constau n faptul c sunt necesare mai multe valori ale mrimilor direct msurabile - deci o succesiune de msurri directe - urmate de calcule complexe ce pot fi efectuate numai de un operator sau de un calculator.

Pentru determinarea coeficienilor, n exemplul considerat s-ar prea c sunt necesare trei msurri ale rezistenei R0 , la trei temperaturi diferite, cu care se formeaz un sistem de trei ecuaii, prin rezolvarea cruia rezult a, p, y. O astfel de tratare a problemei ar conduce la soluii valabile numai pentru cele trei temperaturi sau pentru o gam restrns de temperatur. Dar intereseaz ca relaia s fie adevrat pentru o gam larg de variaii ale lui 0. Obinerea unor

soluii corecte implic efectuarea unui numr mare de msurri n ntreg domeniul pentru care se urmrete valabilitatea relaiei, astfel nct s se nglobeze o cantitate ct mai mare de informaie privind caracterul dependenei R = f(6).

Aceasta conduce la formarea unui sistem cu un numr de ecuaii cu mult mai mare dect numrul de necunoscute, care este incompatibil. Se recurge atunci la o rezolvare aproximativ, prin metode care in de matematicile superioare.

Observm c msurrile indirecte implicite necesit operaii complicate n care partea de calcul capt un rol preponderent.

n ultimele decenii, ca urmare a progresului tehnologic nregistrat n domeniul calculatoarelor, au aprut echipamente i instalaii complexe de msurare i calcul care faciliteaz aplicarea metodelor de msurare indirecte implicite, cum ar fi analizoarele de frecven.

Colegiul Tehnic Metalurgic Slatina - OLTNume i Prenume ElevCl asaData

FI DE EVALUARE. TEMA: PROCESE DE MSURARE

Stabilete valoarea de adevr a urmtoarelor enunuri:

1. Etaloanele nu se folosesc pentru msurri curente.

2. Mijloacele de msurare etalon au o destinaie bine precizat: etalonarea altor mijloace de msurare.

3. Etaloanele primare servesc la transmiterea unitilor de msur" ctre etaloane cu caracteristici metrologice superioare.

Alege varianta de rspuns corect:

1.Exist trei categorii de etaloane:

a.de definiie; de conservare; pentru etalonarea mijloacelor de msurare.

b.de definiie; de conservare; de transfer.

c.de definiie; de conservare; cu dispozitiv de raport.

2.Metoda diferenial const n msurarea nemijlocit:

a.cu ajutorul unui aparat numit comparator 1:1;

b.a diferenei dintre msurnd i o mrime de referin cunoscut, devaloare apropiat de cea a msurandului;

c.printr-o comparare dubl.

3.Metoda permutrii (metoda Gauss) elimin:

a.erorile aleatorii.

b.erorile etalonului primar sau secundar.

c.eroarea comparatorului.

Completeaz spaiile libere cu expresia corect:

1.Msurarea este operaia metrologic prin care o mrimeeste

comparat cu unitatea de msur specific.

2. Obiectul purttor al mrimii fizice se numete

3. Etaloanele secundare de precizia cea mai ridicat sunt etaloane secundare de ordinul

4. Clasific procesele de msurare n funcie de domeniul de aplicabilitate.

5. Enumera ncercrile la care sunt supuse instalaiile de distribuire a gazelor naturale.

6. Explic urmtorii termeni: msurare, msurnd, mijloace de msurare, etalon.

7. Clasific etaloanele dup: - componen; - subordonare metrologic.

8. Clasific metodele de msurare.

CAPITOLUL 3. MIJLOACE PENTRU MSURAREA MRIMILOR TEHNICE CARACTERISTICE PROCESELOR

INDUSTRIALE

Mijloacele pentru msurarea mrimilor tehnice caracteristice proceselor industriale se clasific dup mrimea msurat n:

3.1. MIJLOACE PENTRU MSURAREA MRIMILOR GEOMETRICE Mijloacele pentru mrimi geometrice se clasific dup mrimea msurat n:

mijloace pentru msurarea lungimilor;

mijloace pentru msurarea unghiurilor.

3.1.1. Mijloace pentru msurarea lungimilor Msuri terminale pentru lungimi Msurile terminale pentru lungimi sunt msuri ale cror valori reprezint distana dintre suprafeele terminale perpendiculare pe axa de msurare. Aceste suprafee se numesc suprafee de msurare.

Grupa msurilor terminale cuprinde:

lame plan-paralele;

cale plan-paralele;

calibre;

lere pentru grosimi;

sfere.

1. Lamele plan-paralele sunt lame confecionate din sticl optic, folosite pentru verificarea planitii suprafeelor prelucrate prin lepuire (cale plan-paralele,calibre); au forma cilindric, iar cele dou baze sunt perfect plane i paralele. Sunt pstrate n truse, iar pentru verificare se pot folosi una sau mai multe lame plan-paralele.

2. Calele plan-paralele sunt folosite att pentru conservarea i transmiterea unitii de msur a lungimii, ct i pentru verificarea i reglarea instrumentelor de msurare. Au forma paralelipipedic, cu dou suprafee de msurare, plane i paralele, cu finisare foarte bun. Se confecioneaz din oel, carburi metalice ce conin wolfram sau materiale ceramice, cu coeficient de dilatare termic liniar mic la temperaturi cuprinse ntre 10 i 30 C, i cu duritate de 65 HRC. Suprafeele de msurare au o rugozitate de 0,012 mm. Materialul nu este magnetic. Elementele caracteristice ale unei cale plan-paralele sunt prezentate n figura 3.1.Fig. 3.1. Cale plan paralele

m-suprafaa de msurare Sr - suprafaa de referin ln - lungimea nominal Principalele abateri ale calelor plan-paralele sunt prezentate n figura 3.2.

Fig. 3.2. Abaterile calelor plan paralele

a) cala plan paralel geometric ideal;

b) abaterea lungimii mediane; c) abatere de la paralelism; d) abatere de la perpendicularitate a suprafeelor laterale.

mijloace pentru msurarea mrimilor geometrice;

mijloace pentru msurarea mrimilor mecanice;

mijloace pentru msurarea mrimilor fizico-chimice;

mijloace pentru msurarea mrimilor termice;

mijloace pentru msurarea mrimilor electrice.

Lungimile nominale ale calelor plan-paralele sunt termeni ai unor progresii aritmetice i sunt standardizate i precizate n tabele.

Calele plan-paralele sunt prezentate n truse, unde o lungime nominal este cuprins o singur dat.

Pentru msurare, se folosete o cal sau construcii de cale, numite blocuri de cale", formate prin aderare, constnd n apsarea uoar a calelor una peste cealalt, combinat cu o micare de translaie.

La utilizarea calelor plan-paralele, trebuie s se in seama de urmtoarele indicaii:

nainte de a fi utilizate, calele se terg cu o crp moale;

calele se verific periodic;

nainte de utilizare, se in n aceeai ncpere cu piesa de msurat, pentru aducere la aceeai temperatur;

dup utilizare, se cur, se terg, se ung i se reintroduc n trus;

se evit utilizarea calelor plan-paralele n ncperi cu umiditate mare cu aburi sau supranclzite.

3. Calibrele sunt msuri terminale, care se folosesc la controlul dimensiunilor, al formelor i al poziiei relative a pieselor. Ele sunt mijloace de verificare, deoarece nu msoar efectiv dimensiunile, ci verific dac acestea corespund sau nu prescripiilor din desenul de execuie. Calibrele se folosesc, deci, la verificarea valorilor extreme admisibile.4. Lerele pentru grosime sunt msuri terminale cu valoare unic, n form de lamel metalic flexibil. Se utilizeaz la verificarea interstiiului dintre dou suprafee prelucrate, la reglarea i apoi la verificarea reglajului unor mecanisme, la determinarea jocului aprut ca urmare a uzurii mecanismelor.5. Sferele sunt bile calibrate de diametre diferite, utilizate la controlul conicitilor interioare. Ele sunt pstrate n truse. Msuri de lungime cu repere

Msurile de lungime cu repere sunt msurile ale cror valori sunt reprezentate de distana dintre dou repere, care sunt trasate perpendicular pe axa de msurare. Ele pot fi rigle cu valori unice i rigle cu valori multiple.

Metrul etalon - prototip internaional (Fig. 3.3.) este o bar executat dintr-un aliaj cu 90% Pt i 10% Ir, cu seciunea de forma literei k" nscris ntr-un ptrat cu latura de 20 mm. La capete, are trasate cte trei repere, astfel nct distana dintre reperele centrale este de 1 m, la temperatura de 20C.

Fig. 3.3. Metrul etalon (prototipul internaional)

Metrul etalon - prototipul naional este o rigl confecionat din acelai aliaj ca i prototipul internaional, avnd n plus un reper trasat la 0,5 m; are simbolul 6c i este pstrat la Institutul Naional de Metrologie, Bucureti.

1. Riglele sunt confecionate sub forma de bar rigid, putnd fi alctuite dintr-un singur element (rigle rigide) sau din mai multe elemente (rigle flexibile).

Cele mai utilizate sunt:

- rigle metalice rigide, ntlnite n varianta etalon sau de lucru; sunt utilizate pentru msurare sau verificare i pot fi confecionate din oel inoxidabil (rigle de verificare) sau din oel carbon (rigle de lucru);

rigle de contracie, care sunt rigle flexibile, utilizate n turntorii; gradaiile in seama de contracia pieselor la rcire. Aceste rigle au valoarea diviziunii mai mare cu 1,1,5 i 2%, n funcie de valoarea contraciei specifice a metalelor pentru care se realizeaz forma; metri i dublu-metri, care se confecioneaz din lemn i se folosesc la msurarea esturilor. Ei sunt divizai n centimetri, iar reperele 0 i 100 coincid cu feele terminale, care sunt protejate cu colare de metal.2.Ruletele sunt msuri de lungime cu valori multiple, sub form de benzi de msurare,divizate n uniti de lungime. Ele sunt fixate la captul terminal de axul unui dispozitiv denfurare, care ruleaz banda n interiorul unei casete.

Ruletele se fabric n urmtoarele variante:

rulete obinuite, folosite la msurri curente, n industrie sau n activitile obinuite; rulete cu lest, utilizate la msurri n plan vertical, pentru msurarea stocurilor din rezervoare; rulete din fibr de sticl, utilizate la msurri sub tensiune electric; rulete de buzunar, folosite la msurri curente.3.Panglicile de msurare sunt msuri cu repere cu scar unilateral sau cu valori multiple,confecionate sub form de band. Ele sunt:

panglici topografice metalice, utilizate la msurri topografice obinuite; panglici din esturi textile sau din mase plastice, utilizate n croitorie sau cizmrie; benzi de hrtie, utilizate la msurri informative, n industria textil.Panglicile de croitorie i de cizmrie sunt confecionate sub form de band din pnz cauciucat, prevzut la capete cu ntrituri metalice. Divizarea panglicilor de croitorie se execut pe ambele pri, n centimetri. Panglicile de cizmrie sunt divizate pe o fa n centimetri, iar pe cealalt n puncte cizmreti" (1 punct cizmresc este egal cu 6,67 mm).

Instrumente cu rigl i cursor pentru msurarea lungimilor

Instrumentele cu rigl i cursor folosite la msurarea lungimilor sunt formate dintr-o rigl, care are un cioc sau un bra la un capt, i un cursor cu bra. Suprafeele de msurare se afl ntre feele interioare ale ciocurilor sau ale braelor.

Aceast grup de instrumente cuprinde instrumentele de msurat fr vernier (clupe, zoometre), instrumentele cu vernier (ublere) i compasurile de msurat.

1.Clupele sunt instrumente din lemn, folosite pentru msurri exterioare, n domeniulforestier i n industria de prelucrare a lemnului.

Clupele_forestiere (Fig. 3.4) sunt folosite la msurarea pe teren a dimensiunilor arborilor i a trunchiurilor copacilor tiai.

Fig. 3.4. Clupa forestier

Clupele forestiere sunt divizate n centimetri i au domeniul de msurare cuprins ntre 50 i 100 cm.

Clupele de buzunar se folosesc n industria de prelucrare a lemnului, la msurarea grosimii scndurilor (pentru sortare). Ele sunt divizate n milimetri i au domeniul de msurare cuprins ntre 100 i 150 mm.

2.Zoometrele (Fig. 3.5) sunt instrumente utilizate la msurarea nlimii, lungimii igrosimii animalelor.

Fig. 3.5. Zoometru

3. ublerul este cel mai rspndit mijloc pentru msurat lungimi i este format dintr-o rigl cu scar gradat i un cursor cu vernier. Precizia de msurare poate fi: 0,1 mm, 0,05 mm, 0,02 mm.

ublerele sunt caracterizate de: limita superioar de msurare (mm), exactitatea de msurare, grosimea peste cele dou ciocuri, lungimea ciocurilor i greutatea lor.

Limita superioar de msurare, notat cu L, poate avea valori de 150; 200; 300; 500; 800; 1000; 1500; 2000 mm.

Din punct de vedere constructiv, ublerele pot fi cu o pereche de ciocuri, cu dou perechi de ciocuri, cu dou perechi de ciocuri i cu tij de adncime. Din punctul de vedere al destinaiei, ublerele pot fi:

a) ublere de exterior i de interior (Fig. 3.6) folosite pentru msurarea dimensiunilor interioare i exterioare; ele pot fi prevzute i cu tij pentru adncime.

Fig. 3.6. ubler de exterior i de interior 1, 2 - ciocuri; 3 -suprafee de msurare; 4 - vernier; 5 - rigl; 6 - urub de fixare.

b) ublere de adncime, utilizate numai pentru msurarea adncimilor (Fig. 3.7.).

Fig. 3.7. ubler de adncime La aceste ublere, rigla gradat culiseaz ntr-un suport-travers, care poart vernierul, suprafaa de sprijin fiind lama. Msurarea se face aeznd ublerul pe suprafaa frontal a gurii care se msoar.

c)ublere pentru trasaj (Fig. 3.8) sunt compuse dintr-o rigl fixat pe o talp de font cubaza plan, care folosete la poziionare pe masa de trasaj. Pe rigl se deplaseaz cursorul cu ciocascuit, pentru trasaj (sau, n unele variante constructive, plat, pentru msurare).

Fig. 3.8. ubler pentru trasaj

d)ublere pentru roi dinate (Fig. 3.9), format din dou rigleperpendiculare una pe alta, fiecare avnd cursor i vernier. Aceste ublere suntfolosite exclusiv pentru msurarea grosimii dinilor roilor dinate.

Fig. 3.9. ubler pentru roi dinate 1 - echer cu scala gradat; 2, 3 cursoare cu vernier; 4 - limitator de nlime; 5, 6 - cursoare de avans fin; 7, 8 uruburi de blocare.

4. Compasurile pentru msurat sunt compuse din bare articulate, terminate cu vrfuri utilizate pentru ncadrarea piesei de msurat. Compasurile sunt prevzute cu un sector circular, divizat n uniti de lungime.

Instrumente cu urub micrometric pentru msurat lungimi

Instrumentele de msurat cu urub micrometric se mai numesc i micrometre. Funcionarea lor se bazeaz pe transformarea micrii de rotaie a unui urub micrometric n micare de translaie. Pasul urubului micrometric este de 0,5 mm, deci la o rotaie complet a tamburului, deplasarea liniar a tijei este de 0,5mm.

Micrometrele au o precizie de msurare mai mare dect a ublerelor, i anume: 0,01 mm; 0,002 mm; 0,001 mm.

Principalul criteriu de clasificare a micrometrelor este destinaia lor. Din acest punct de vedere, micrometrele pot fi:

micrometre de exterior;

micrometre pentru roi dinate;

micrometre pentru filete;

micrometre pentru adncime;

micrometre de interior;

micrometre pentru srme;

micrometre pentru evi;

micrometre pentru tabl;

micrometre cu prghie.

Dintre acestea, prezentm n continuare cteva tipuri de micrometre, mai des utilizate.

1.Micrometre de exterior. La micrometrul de exterior, deschiderea potcoavei reprezintprincipalul element determinant al limitei de msurare. Micrometrul i elementele salecomponente sunt prezentate n figura 3.10.

Domeniile de msurare ale micrometrelor cresc din 25 n 25 de milimetri. Micrometrele de exterior sunt fabricate n urmtoarele dimensiuni: 0-25 mm, 25-50 mm, pn la 475-500 mm.

Fig. 3.10. Micrometru de exterior: 1 - potcoav; 2 - bra cilindric; 3 - nicoval; 4 - tija urubului micrometric; 5 - tambur; 6 - dispozitiv de fixare; 7 - dispozitiv de limitare a apsrii

Pentru msurare, se introduce piesa ntre suprafeele de msurare. Apoi se realizeaz contactul dintre tija urubului micrometric i pies, dup care prin rotire continu, se realizeaz fora de apsare necesar msurrii. Citirea indicailor const n citirea milimetrilor i a jumtilor de milimetri de pe braul cilindric i a sutimilor de pe tambur.

2.Micrometrele pentru roi dinate sunt micrometre de exterior, utilizate pentrumsurarea elementelor constructive ale roilor dinate. Aceste micrometre au ca elementecaracteristice dimensiunea suprafeelor de msurare, care au forma unor talere (Fig. 3.11).

Fig. 3.11. Micrometru pentru roi dinate

Sunt folosite pentru msurarea cotei peste dini, la roile dinate cilindrice. Diametrul minim al talerelor este de 25 mm. Limitele superioare de msurare sunt cuprinse ntre 25 mm i 100 mm.

3.Micrometrele pentru filete sunt folosite pentru msurarea diametrului mediu, a diametrului interior sau exterior al filetelor (Fig. 3.12).

Fig. 3.12. Micrometru pentru filete 1,2- vrfuri de msurare

Micrometrele pentru filete se deosebesc de micrometrele obinuite prin utilizarea unor vrfuri de msurare speciale (Fig. 3.13). Aceste vrfuri se introduc n alezajele special practicate n tija i n nicovala micro-metrului.

Msurarea elementelor filetului cu acest micrometru este o metod direct de msurare i se folosete, n general, la filetele cu precizie sczut. Limita superioar de msurare a acestor filete este cuprins ntre 25 i 200 mm. Micrometrele pentru filete cu limita superioar de msurare mai mare de 25 mm sunt nsoite de cale de reglare.

Fig. 3.13. Vrfuri de msurare

4. Micrometrele de adncime (Fig. 3.14 i 3.15) se folosesc pentru msurarea adncimii pragurilor i a gurilor nfundate. Fig. 3.14 Micrometru de adncime

Fig. 3.15. Modul de folosire micrometrului de adncime

Domeniul de msurare al micrometrelor de adncime este de 0-25 mm. Pentru mrirea domeniului de msurare, se folosesc prelungitoare. Acestea sunt tije care se asambleaz la urubul micrometric, confecionate din 25 n 25 mm.

Aparate comparatoare Aparatele comparatoare sunt aparate cu amplificare care se prezint n diferite variante constructive. Ele se folosesc la compararea dimensiunilor liniare ale piesei msurate, n raport cu dimensiunea de comparaie.

Din aceast categorie fac parte:

comparatoarele cu cadran circular;

comparatoarele cu prghie;

comparatoarele de interior;

minimetrele;

ortotestele;

pasametrele;

optimetrele.

Cu excepia optimetrelor, care sunt aparate cu amplificare optico-mecanic (prezentate la cap. 4,2 din partea a II-a a manualului) celelalte aparate comparatoare enumerate sunt cu amplificare mecanic. Dintre acestea, cele mai utilizate sunt comparatoare cu cadran circular care pot fi folosite la msurarea abaterilor efective dar i la msurtori absolute ale unor dimensiuni mici sau ale unor deformaii care nu depesc limita superioar de msurare pe scara gradat.

n figura 3.16 este prezentat schema de principiu i aspectul constructiv al unui comparator cu valoarea diviziunii de 0,01 mm.

Fig. 3.16. Comparator cu cadran circular a - schema de principiu; b - vedere general; c - comparator cu suport

Scara gradat a comparatorului cu cadran circular are 100 de diviziuni, iar deplasarea palpatorului cu 1 mm conduce la rotirea acului indicator cu 360. Pentru a putea realiza o msurare cu ajutorul comparatorului, acesta se fixeaz ntr-un suport, ca n figura 3.16.C.

Pentru a verifica funcionarea comparatorului, se ridic i se coboar uor tija palpatorului, folosind butonul 5.

Reglarea la cota nominal (la zero) se face fixnd comparatorul n suport i punndu-1 n contact cu blocul de cale de reglare, astfel ca tija palpatorului s se gseasc aproximativ la jumtatea cursei. Orientarea pentru aprecierea mrimii cursei se face cu ajutorul indicatorului de rotaii 6. n acest fel, acul indicator 7 poate ocupa o poziie oarecare fa de scara gradat.

Dup aceasta, se aduce reperul zero n dreptul acului indicator, prin desfacerea urubului 4 i rotirea ramei 3 odat cu cadranul circular.

Cu ajutorul indicilor 7, se indic cmpul de toleran stabilit conform documentaiei constructive.

Colegiul Tehnic Metalurgic Slatina - OLTNume i Prenume ElevCl asaData

FIA DE EVALUARE. MIJLOACE PENTRU MSURAREA

LUNGIMILOR

I. Alege varianta de rspuns corect:

1.In grupa instrumentelor pentru msurat lungimi cu rigl i cursor

intr:

a) ublerele i micrometrele;

b) ublerele i compasurile;

c) ublerul de exterior i calele;

d) ublerele i zoometrele.

2.Caracteristicile roilor dinate se msoar cu:

a) calibre pentru roi dinate;

b) ubler pentru exterior;

c) micrometre cu prghie;

d) ublere pentru roi dinate.

3.Mijloacele pentru msurat lungimi, confecionate sub form de barrigid dintr-unul sau mai multe elemente, se numesc:

a) rulete; b) rigle; c) panglici; d) ublere.

4.Msurile de lungime care au valori multiple sub form de benzi demsurare divizate n uniti de lungime i care sunt fixate la captulterminal de axul unui dispozitiv de nfurare, se numesc:

a) panglici; b) fire geodezice; c) rulete; d) panglici de croitorie.

5.Ruletele folosite pentru msurri sub tensiune electric sunt:

a) rulete de buzunar;

b) rulete cu lest;

c) rulete din fibr de sticl;

d) rulete din esturi textile.

II. Completeaz spaiile libere:

1.ublerele sunt instrumente pentru msurat lungimi cu preciziade

2.Din grupa msurilor terminale pentru lungimi facparte:

3.Lamele plan-paralele sunt lame confecionate din sticl optic, folositepentru verificarea planitii suprafeelor prelucrateprin

4.Calele plan-paralele se confecioneaz din, carburi

metalice ce conin wolfram sau materiale ceramice; la temperaturi cuprinse

Curs TEHNICI DE MSURARE N DOMENIU Scanat de Ungureanu Marin25

ntre 10-30 C, au coeficient de dilatare termic liniar mic, iar duritatea materialului este de 65 HRC.

III.Precizeaz modul de reglare la zero a comparatorului cu cadran.

IV.Explic n ce const pregtirea calelor plan-paralele nainte deutilizare.

Aplicaie practic:

1. Alege din laboratorul tehnologic sau din atelierul de instruire practic o pies.

2. Stabilete mijloacele de msurare adecvate.

3. Msoar dimensiunile piesei.

4. Calculeaz aria suprafeei piesei, folosind metoda geometric.

5. Controleaz una din dimensiunile tolerate cu ajutorul comparatorului.

Mijloace pentru msurarea nivelului

Msurarea nivelului n instalaiile industriale reprezint, n multe cazuri, una din problemele de baz pe care le ridic supravegherea corect a acestora, precum i introducerea automatizrii.

Nivelul reprezint nlimea unui lichid sau solid (de obicei sub form de pulbere sau de granule), considerat de la un reper luat ca referin, pn la suprafaa liber a acestuia. Nivelul se msoar n uniti de lungime.

n tehnic, cunoaterea acestui parametru poate fi necesar n dou situaii:

n meninerea nivelului ntre anumite limite minime i maxime, caz n care se utilizeaz scheme mai simple, care s lucreze doar la ieirea din limite, comanda de reglare fiind asigurat prin regulatoare bipoziionale (exemplu: rezervoarele-tampon, benzile transportoare, buncrele de cereale etc);

n controlul riguros al nivelului i n cunoaterea lui exact, n orice moment, n acest caz necesitatea unor echipamente cu performane superioare este evident (exemplu: o serie de instalaii chimice, ca: distilatoarele, amestectoarele, schimbtoarele de cldur, reactoarele, care impun msurarea continu a nivelului).

Meninerea n limite i determinarea exact a nivelului necesit o bun cunoatere a procesului cruia i se aplic msurarea. Sunt anumite instalaii, n special n industria chimic, la care intervin ageni corozivi, la temperaturi nalte, sau la presiuni diferite de cea atmosferic. Aceasta implic luarea unor msuri speciale pentru elementele sensibile ale mijloacelor de msurare care vin n contact direct cu acetia.

Msurarea nivelului lichidului se poate face cu diverse mijloace, de la cele mai simple din punct de vedere constructiv, cum ar fi joja de nivel, pn la cele mai complexe, cum ar fi: traductoarele ultrasonice, traductoarele bazate pe proprieti electrice, traductoarele cu radiaii nucleare.

Cele mai utilizate pentru msurarea nivelului din rezervoare, datorit preului sczut, sunt traductoarele cu plutitor (Fig. 3.17.a).

Fig. 3.17.a Traductor cu plutitor 1- contragreutate; 2- cablu; 3- plutitor2

3 '

Aceste traductoare funcioneaz pe principiul presiunii hidrostatice i utilizeaz un plutitor mare i greu, pentru a putea dezlocui suficient lichid. Deplasarea liniar a plutitorului este echilibrat de o contragreutate, prin intermediul unui cablu. Pentru indicarea nivelului, se utilizeaz un contor mecanic montat pe mantaua rezervorului. Variantele mai noi ale acestui tip de traductor au o deplasare a plutitorului echilibrat, prin intermediul unei benzi perforate, de un resort. Perforaiile benzii acioneaz un contor mecanic, cu rol de indicator local. Eroarea tipic a acestui tip de traductor este de cca. 10 mm. Din cauza frecrii mecanice din scripei, resort i indicator, fiabilitatea este sczut.

Un alt dezavantaj al traductoarelor cu plutitor l reprezint modificarea continu i brusc a poziiei plutitorului, din cauza turbulenelor lichidului din rezervor. Modificrile poziiei produc o continu accelerare i decelerare a mecanismului traductorului, ceea ce conduce la uzura contorului i a celorlalte componente. Aceste componente nu pot urmri micri i acceleraii brute. Adesea, mecanismul cu roi dinate care acioneaz indicatorul (contorul) cedeaz, conducnd la citiri eronate i la nesincronizri. Acest fapt implic o fiabilitate sczut a msurtorii.

O variant mbuntit a traductoarelor cu plutitor o reprezint traductoarele cu servo-mecanism (Fig. 3.17.b). n acest caz, se utilizeaz un imersor de dimensiuni reduse, prins de un fir rezistent i flexibil, care este desfurat de pe un tambur. Resortul este nlocuit de un servo-motor electric care poziioneaz exact plutitorul, n contact cu fluidul. Principiul de funcionare se bazeaz pe utilizarea unui sistem ingenios de cntrire, care msoar continuu greutatea plutitorului i fora arhimedic. Frecarea mecanic a servo-mecanismului i a indicatorului local nu influeneaz eroarea i sensibilitatea acestui tip de traductor. Nici turbulenele din rezervor nu afecteaz direct performanele, deoarece exist un circuit integrator al servo-mecanismului care elimin efectul variaiilor brute de nivel. Acest traductor msoar nivelul mediu, chiar dac exist variaii brute ale produsului din rezervor, eliminnd micrile care nu sunt necesare i care produc uzura componentelor. Traductoarele moderne cu servo-mecanism sunt inteligente, au un numr minim de componente n micare i, implicit, asigur o bun precizie i fiabilitate n timp. Pe lng faptul c msoar nivelul de lichid, aceste traductoare sunt capabile s msoare nivelul de ap (interfaa) i densitatea produselor din rezervoare. Erorile de msurare sunt mai mici de 1 mm pe un domeniu de msur de 40 m.

Fig. 3.17.b Traductor cu servomecanism

Traductoare ultrasonice (cu radar)-Fig.3.18- nu au componente n micare. Acesteautilizeaz o anten n interiorul rezervorului.^aMT.

Fig. 3.18. Utilizarea metodei radar pentru msurarea nivelului din rezervoarele

de stocare.

Pentru msurarea nivelului de lichid, traductoarele radar utilizeaz microunde, n general cu frecvena de 10 GHz. Distana parcurs este calculat din comparaia semnalului emis cu cel reflectat. Undele electromagnetice se propag cu o vitez apropiat de viteza luminii. Datorit nivelului mic de msurat (1-A35 m) i a rezoluiei impuse, o metod bazat pe msurarea timpului este aproape imposibil. Soluia const n msurarea defazajului dintre semnalul emis de anten i cel reflectat de suprafaa lichidului. n funcie de acest defazaj, se poate msura nivelul de produs .

Traductoarele radar se utilizeaz la msurarea nivelului produselor din industria chimic, din rafinrii, din rezervoarele navelor petroliere. Traductoarele radar pot fi utilizate i pentru rezervoarele sub presiune, ca, de exemplu, rezervorul de stocare GPL (gaz petrolier lichefiat). Traductoarele radar se pot folosi i n cazul produselor vscoase, cum ar fi bitumul fierbinte, produsele poluante i lichidele foarte turbulente.

Mijloace pentru msurarea ariilor suprafeelor (planimetre)

Pentru determinarea ariei unei suprafee, se utilizeaz instrumente numite planimetre. Planimetrele au un vrf care se deplaseaz pe conturul suprafeei de msurat, iar micarea acestuia este transmis unui mecanism integrator ce afieaz aria suprafeei.

n cele ce urmeaz, sunt prezentate principalele tipuri de planimetre.

1. Planimetrulpolar (Fig. 3.19)

Tija polar se fixeaz ntr-un punct 0, situat n interiorul sau n exteriorul ariei de msurat. Vrful metalic B este deplasat pe conturul ariei, iar micarea acestuia este transmis prin intermediul braului trasor 4, unui mecanism integrator 3.

n mecanismul integrator se afl o roti, situat pe un ax paralel cu braul trasor. Rotia se rostogolete fr alunecare, cnd este deplasat perpendicular pe axul braului trasor, i alunec fr rostogolire, cnd este deplasat n direcia acestui bra.

Fig. 3.19. Planimetru polar 1 - tij polar; 2 - greutate; 3 -dispozitiv integrator; 4 - bra trasor

B-vrf metalic; CB- conturul suprafeei de msurat; A - aria de msurat.

Aria rezultat din msurare pe conturul CB este dat de relaia: A = aN = 2nrlN unde:

a-constanta planimetrului; r- raza rotiei integratoare; l- lungimea braului trasor; N- numrul de rotaii ale rotiei integratoare. a, l i r sunt date n fia tehnic (cartea tehnic) a planimetrului.

2.Planimetru polar cu disc

Fig. 3.20. Planimetru polar cu disc: 1 - tij polar; 2 - bra trasor; 3 - mecanism integrator; 4 - roat dinat; 5 - disc circular; 6 -disc cu centrul n punct fix

CB - conturul suprafeei de msurat.

Planimetrul polar (Fig. 3.20) este alctuit din tija polar 1, pe care este fixat vrful de urmrire 8 i mecanismul de integrare 3. De tija polar sunt fixate i discurile ce transmit micarea mecanismului integrator.

3.Planimetrul rectiliniu este folosit pentru msurarea ariilor lungi i nguste. Caracteristicacestui tip de planimetru este faptul c punctul de articulaie se deplaseaz n linie dreapt.

4.Planimetrul radial este utilizat la msurarea de nregistrare.

5.Maina pentru msurat suprafaa pieilor este utilizat pentru msurarea suprafeelormoi i flexibile. Principiul de funcionare a mainii const n nsumarea suprafeelor de arii carevin n contact cu un numr de palpatori.

Maina se compune din (Fig. 3.21): batiu, dispozitiv de alimentare, mecanism de acionare i antrenare, dispozitiv de msurare, mecanisme integratoare i nregistratoare.

Fig. 3.21. Dispozitivul de msurare al mainii de msurat suprafaa pieilor 1 - rol conductoare; 2 - role; 3 - tift; 4 - mecanism integrator

Dispozitivul de msurare funcioneaz n felul urmtor: pielea antrenat ntre cilindri apas tiftu-rile pe cilindrul 2, acionnd prin apsare n canalele mecanismului integrator. Cnd maina merge n gol, datorit dimensiunilor acestor tifturi, mecanismul integrator nu este acionat. Maina msoar dimensiunea efectiv a pieilor, indiferent de forma suprafeei acestora.

Mijloace de msurare a volumelor (dozatoare volumetrice)

Msurarea volumelor se poate face cu:

a)msuri pentru determinarea volumului lichidelor, gazelor, cantitii de lichide strineincluse n produsele de baz;

b)instalaii pentru distribuirea carburanilor.

Msuri din sticl

Msurile din sticl sunt mijloace de msurare utilizate n laboratoare. Ele au precizie ridicat i sunt uor de manevrat i de utilizat.

Pentru a corespunde scopului pentru care au fost construite, msurile din sticl trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii;

sticla s fie incolor, fr defecte, s fie rezistent la coroziune i la ocuri termice;

dopurile s fie etane, robinetele n stare bun, iar inscripionarea msurii rezistent n

timp.

n practic, se ntlnete o mare varietate de msuri pentru volume utilizate n diverse domenii de activitate.

1. Cilindrii gradai (Fig. 3.22.a) msoar volume de: 5,10, 25, 50,100, 250, 500,1000 ml.

Ei pot fi: de umplere; de golire; cu dop lefuit.

Fig. 3.22. Cilindri i baloane pentru lichide a - cilindru gradat; b -balon cotat fr dop; c - balon cotat cu dop.

Pe cilindrii gradai sunt marcate volumul nominal i diviziuni ale acestuia.

2.Baloanele cotate (Fig. 3.22.D i c) msoar volume mari, cu precizie crescut.Capacitatea baloanelor cotate poate fi de: 25, 50,100, 200, 250, 500,1000, 2000 ml.

Din punctul de vedere a construciei, baloanele cotate pot fi cu dop sau fr dop, iar din punctul de vedere al msurrii, pot fi de golire sau de umplere.

Cilindrii i baloanele se pot verifica prin metoda gravimetric sau prin metoda volumetric.

3.Pipetele (Fig. 3.23) sunt msuri din sticl utilizate pentru msurarea cantitilor mici delichid. n funcie de volumul msurat, pipetele se mpart n pipete i micropipete. Volumulmsurat de pipete se exprim n volumul golit din pipet, la temperatura de 20C.

Volumul pipetelor poate fi: 1,2,5,10,20,25,50,100 ml, iar al micropipetelor: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 ml.

Din punct de vedere constructiv, pipetele pot fi de umplere (cu reper) sau de umplere i de golire (cu scara gradat).

Fig. 3.23. Pipete a - pipet fr scar gradat;b - pipet cu scara gradat; c - micropipet de umplere; d - micropipet de umplere i golire.

Operaiile efectuate la verificarea pipetelor sunt:

verificarea aspectului exterior;

determinarea capacitii prin metoda volumetric sau gravimetric;

verificarea timpului de scurgere.

4.Biuretele sunt folosite n laborator, pentru determinarea volumelor mici de lichide, pringolire. Se ntlnesc sub form de biurete i microbiurete, n funcie de cantitatea de lichid golit.

Fig. 3.24. Biurete: a - biuret simpl; b - microbiuret; c - microbiuret cu robinet simplu

Din punct de vedere constructiv, biuretele (Fig. 3.24) pot fi:

a) simple, confecionate din sticl i prevzute sau nu cu robinet la captul inferior;

b) cu bul, care au n partea superioar un balon ce se constituie ntr-un rezervor care face parte din capacitatea total a biuretei;

c) microbiurete, folosite pentru determinarea volumelor foarte mici de lichide; pot avea capacitatea de 1; 2; 5 ml i au dispozitiv de umplere i de golire;

d)biurete automate (Fig. 3.25), care se construiesc laurmtoarele capaciti: 10; 25; 50; 100; 200 ml; ele sunt

prevzute cu un dispozitiv de preaplin, aezat n partea superioar, care asigur scurgerea surplusului de lichid aspirat prin tubul lateral.

Biuretele se verific prin metoda gravimetric.

Fig. 3.25. Biurete automate a - biuret automat b - biuret automat special

pentru dozare

5. Msuri speciale

Seringile (Fig. 3.26) sunt destinate injectrii de substane medicamentoase n organisme vii. n ultimul timp, seringile se construiesc din materiale sintetice, pentru folosin unic i au volume diferite (0,5; 5; 10; 20 ml).

La seringi se verific aspectul exterior, etaneitatea, volumul, prin toate cele trei metode: volumetric, gravimetric i geometric.

Fig. 3.26. Sering: 1 - loc pentru montarea acului; 2 - cilindru gradat; 3 - piston; 4 - tij piston

Butirometrele (Fig. 3.27) sunt utilizate n industria de prelucrare a laptelui, pentru stabilirea coninutului de grsimi din produsele lactate. Butirometrele sunt gradate n procente, pentru fiecare produs verificat: lapte, brnz, zer. Msurarea se bazeaz pe separarea grsimilor, n urma reaciei dintre acidul sulfuric concentrat, cazein i srurile de calciu. Butirometrele se verific prin metoda gravimetric sau volumetric.

Fig. 3.27. Butirometru pentru lapte

Fiolele sunt mijloace de msurare utilizate n industria petrolier. Ele pot fi:

fiole gradate (Fig. 3.28.a) folosite pentru msurarea cantitii de impuriti mecanice din produsele petroliere. Separarea impuritilor se face prin centrifugare, iar volumul unei fiole este de 125 ml; fiole colectoare de ap (Fig. 3.28.b) folosite pentru msurarea cantitii de ap din produsele petroliere.Fig. 3.28. Fiole pentru produse petroliere a-fiol gradat; b fiol colectoare de ap.

Instalaii pentru distribuit carburani

1.Cisternele auto sunt rezervoare utilizate pentru transportul lichidelor pentru alimentarearezervoarelor fixe.

Din punctul de vedere al modalitii de descrcare, cisternele pot fi cu descrcare total sau cu descrcare parial, iar din punct de vedere constructiv, pot avea un compartiment sau mai multe.

Volumul cisternelor auto poate fi de la 1000 pn la 4000 I. Cisternele sunt prevzute cu:

dispozitiv de scurgere;

robinet de eliminare a aerului;

gur de umplere cu capac;

sistem de ventilare;

indice de nivel;

contor volumetric;

dispozitiv de nclinare a rezervorului pentru uurarea curgerii.

2.Cisternele-vagon se aseamn, din punct de vedere constructiv, cu cisternele auto. Elesunt utilizate pentru transportul combustibililor pe calea ferat.

Calibrarea cisternelor se face prin metoda gravimetric sau volumetric. Pentru stabilirea volumului se folosete ap, iar msurarea se face cu mijloace etalon.

3.Rezervoarele sunt utilizate pentru depozitarea lichidelor. Volumul rezervoarelor sedetermin prin calibrare la umplere i la golire. Ele pot fi montate pe sol, la demisol sau pot fingropate.

3.1.2. Mijloace pentru msurarea unghiurilor Msurarea unghiurilor se poate face prin trei metode:

cu msuri terminale (cale unghiulare, echere, abloane,calibre)

prin metoda goniometric, unde unghiul este determinat direct n grade, minute i secunde, utiliznd raportoare, cap divizor, microscop universal;

prin metoda trigonometric, msura unghiurilor rezult din calcul, folosind funciile trigonometrice.

Msuri terminale pentru unghiuri

1. Calele unghiulare (Fig.3.29) sunt msuri etalon pentru unghiuri; ele se prezint sub form de plci prismatice i se construiesc din oel tratat, cu coeficient de dilatare mic pentru temperaturi cuprinse ntre 10-50C.

Duritatea minim a suprafeelor de msurare este de 62 HRC, iar muchiile au raza sub 0,5 mm, cu rugozitate de 0,012 mm - pentru suprafeele de msurare i 0,8 - pentru celelalte suprafee. Calele unghiulare sunt lipsite de magnetism, zgrieturi, bavuri. Din punctul de vedere al numrului de unghiuri i formei bazei prismei, calele unghiulare pot fi:

flO vu

a)b)

Fig. 3.29. Cale unghiulare

cale prism trapezoidal (Fig. 3.29.a), care au un singur unghi de lucru, cu msura cuprins ntre 1-9;

cale prism triunghiular (Fig. 3.29.b), care au msura unghiului de lucru cuprins ntre 10-90;

cale prism patrulater (Fig. 3.29.c), care au patru unghiuri de lucru;

cale prism poligonal (Fig. 3.29.d), care au mai multe unghiuri de lucru.

Suprafeele de lucru ale calelor (cele care delimiteaz unghiurile) sunt lefuite, pentru a se putea alctui blocuri de cale necesare msurrii diverselor unghiuri. Pentru prinderea calelor n blocuri, acestea sunt prevzute cu guri pentru tifturi conice sau cu guri pentru uruburi. Calele unghiulare se fabric i se livreaz sub form de seturi, la care diferena unghiului activ dintre diferite cale este de 10, 1, 1', 10".

Pentru controlul unor unghiuri mai des ntlnite, se folosesc seturi care au n componena lor cale la care unghiurile de lucru sunt de: 15, 30, 45, 55, 65.

Controlul cu ajutorul calelor unghiulare se face prin metoda fantei de lumin, la care erorile de msurare sunt cuprinse ntre 15' i 30. Pe de alt parte, din cauza faptului c aprecierea gradului de coinciden a calelor i unghiurilor se face vizual, n acest control intervin adesea erori subiective, variabile n funcie de experiena operatorului.

2. abloanele (Fig.3.30) sunt utilizate pentru msurarea unghiului de ascuire a sculelor achietoare. Precizia verificrilor efectuate cu aceste mijloace este sczut.

Fig. 3.30. abloane unghiulare 3. Echerele sunt mijloace de msurare cu valoare fix, utilizate pentru verificri i trasri de unghiuri.

Valoarea unghiurilor active este, de regul, de 90, dar se mai construiesc i echere pentru unghiuri de 30, 45, 60 i 120.

n figura 3.31. sunt prezentate principalele forme constructive ale echerelor cel mai des utilizate.

Fig. 3.31. Echere: a - echer simplu; b - echer cu talp; c - echer profilat; d - echer pentru suprafee; e - echer lam

Verificarea echerelor se poate face prin urmtoarele metode:

metoda fantei de lumin, prin care se compar trei echere, dou cte dou, observnd fanta de lumin;

metoda calibrelor lamelare;

metoda comparrii cu un echer etalon.

Aparate goniometrice

Aparatele goniometrice sunt mijloace de msurare pentru unghiuri, prevzute cu dou suprafee de aezare, care se pot roti una fa de cealalt.

Deci, metoda de msurare este metoda suprapunerii suprafeelor de msurare peste laturile unghiului ce trebuie msurat.

Din aceast grup de aparate fac parte;

raportoarele;

nivelele cu bule de aer;

capetele divizoare;

microscoapele de atelier i universale.

1. Raportoarele sunt instrumentele cel mai des folosite la msurarea unghiurilor. Diviziunile raportoarelor mecanice sunt marcate din 10' n 10' i din 5' n 5', pentru raportoarele optice.

Se ntlnesc mai multe tipuri de raportoare, care difer ntre ele prin modul de citire i prin modul de aezare a suprafeelor de msurare.

a) Raportorul universal (Fig. 3.32) are domeniul de msurare cuprins ntre 0 i 360, o precizie de citire de 5' (24 de diviziuni, cte 1 2 de o parte i de alta a reperului zero).

Fig. 3.32. Raportor universal

b) Raportorul optic tip Zeiss (Fig. 3.33, a) are un domeniu de msurare cuprins ntre 0 i 360, cu o precizie de citire de 5". Raportorul se compune din corpul 1, care este format din dou pri: una fix, care face corp comun cu rigla 2 i una mobil, care se rotete n jurul unui ax, de care se fixeaz rigla mobil 4, cu ajutorul urubului 3. n interiorul prii fixe a corpului 1, este montat o plac circular de sticl, pe care este trasat o scar de la 0 la 360, numerotat din 90 n 90.

Fig. 3.33. Raportor optic

Discul mobil i rigla 4 pot fi fixate n poziie de msurare cu ajutorul prghiei 6. Pe parteaposterioar a prii mobile, n dreptul lupei, se afl un orificiu prevzut cu un filtru verde dinsticl. Prin acest orificiu, se lumineaz prin transparen scara gradat i lupa, cu ajutorul uneisurse luminoase. Citirea unghiului dintre rigle se face viznd prin lup (imaginea scrii gradate sesuprapune peste imaginea vernierului)-Fig 3.33, b.~X

2. Nivelele cu bule de aer se folosesc pentru determinarea abaterilor de la poziiile orizontal sau vertical ale suprafeelor plane. Din punct de vedere constructiv, ele se prezint n dou variante:

Fig. 3.34. Nivel cu bul de aer

a) nivela cu cadran (Fig. 3.34), prevzut cu un tub de sticl umplut cu eter etilic, n interiorul cruia rmne o bul de aer care se deplaseaz de-a lungul unui cadran; valoarea diviziunii poate varia de la 4" la I', iar distana dintre repere este de 2 mm;

b) nivela cu microscop, utilizat atunci cnd cele dou suprafee ale piesei sunt separate. Determinarea msurii unghiulare se face relativ la o suprafa de referin, fa de care se efectueaz msurarea.

Aparate trigonometrice

Utilizarea aparatelor trigonometrice se bazeaz pe msurarea direct a unor dimensiuni, apoi pe calcularea msurii unghiului aplicnd formule trigonometrice. Aparatele trigonometrice sunt:

rigla de sinus;

rigla de tangent.

Fig. 3.35. Rigla de sinus a) - principiul de msurare al riglei

de sinus; 1 - rigla de sinus; 2 - piesa de controlat; 3 - ceas comparator; 4 - suport, b) - msurarea cu ajutorul riglei de sinus: c) - rigla de sinus; d) - montaj de msurare;

1. Msurarea unghiurilor cu ajutorul riglei de sinus (Fig.3.35) se bazeaz pe poziionarea corect" piesei i calcularea unghiului, n funcie de nlimile i h ale celor dou cale.

Cunoscnd lungimea L a riglei de sinus, putem calcula:

unde valoarea unghiului a se obine din tabel trigonometrice.

De regul, lungimea L are valoarea 100 mm sau multiplu de 100 mm.

2. Rigla de tangent se folosete conform unu principiu de msurare asemntor cu al riglei de sinus cu deosebirea c, n calcul, nu se folosete lungime; riglei, ci distana dintre calibre. Schema de principii pentru msurarea unghiurilor folosind rigla tangent este prezentat

n figura 3.36.

Fig. 3.36. Principiul msurrii cu rigla de tangent

Relaia de calcul este:

unde L = l + lj

Colegiul Tehnic Metalurgic Slatina - OLTNume i Prenume ElevCl asaData

Fi de evaluare. Tema: Mijloace pentru msurarea unghiurilor

I. Alege varianta de rspuns corect:

1.Calele unghiulare sunt:

a) instrumente pentru msurarea unghiurilor;

b) msuri etalon pentru unghiuri;

c) aparate de msurare pentru unghiuri;

d) metode de msurare pentru unghiuri.

2.Msurile etalon pentru unghiuri sunt:

a) rigla sinus, calele unghiulare, echerele;

b) rigla tangent, echerele, raportoarele;

c) calele unghiulare, abloanele, echerele; d)raportoarele, echerele, calele unghiulare.

3.Din grupa aparatelor goniometrice pentru msurarea unghiurilor facparte:

a) nivelele cu bul de aer, microscoapele de atelier, riglele sinus;

b) raportoarele, nivele cu bul de aer, capetele divizoare, microscoapele;

c) rigla sinus, rigla tangent, raportoarele, echerele;

d) echerele, calele unghiulare, raportoarele, nivele cu bul de aer.

II.Completeaz spaiile libere:

1.Rigla de sinus i rigla de tangent fac parte din categoriaaparatelor

2. Echerele sunt mijloace de msurare cu valoare fix, utilizate pentru verificri ide unghiuri.3. Nivelele cu bule de aer se folosesc pentru determinarea abaterilor de la poziiilesauale suprafeelor plane.4. abloanele sub form de unghiuri sunt utilizate pentru msurarea unghiului dea sculelor achietoare.5.Msurile terminalepentruunghiurisunt:

6.Verificarea echerelor se poate face prin urmtoarele

metode:, metoda calibrelor lamelare, metoda

comparrii cu un echer etalon.

III.Enumera prile componente ale raportorului optic tip Zeiss.

IV.Clasific biuretele, din punct de vedere constructiv.

V.Explic principiul de msurare al traductoarelor ultrasonice.

3.2. Mijloace pentru msurarea mrimilor mecanice)

3.2.1. Mijloace pentru msurarea forelor (dinamometre)

Fora este definit ca fiind aciunea exercitat de un corp asupra altui corp. Este o mrime vectorial, caracterizat prin urmtoarele noiuni:

mrimea forei;

valoarea numeric a acesteia;

suportul forei;

sensul forei;

punctul de aplicaie al forei.

Relaia de definire a forei, ca mrime fizic, este: F = m a O alt for des ntlnit este greutatea: G = m g

Cu ajutorul acestor relaii, putem defini fora ca fiind aciunea exercitat asupra unui corp de mas m, imprimndu-i corpului acceleraia a.

Greutatea se definete ca fiind fora care, acionnd asupra unui corp, i imprim acestuia acceleraia cderii libere locale, g.

n SI, unitatea de msur pentru for este newton (N). Newton-ul este _ fora care, aplicat unui corp cu masa de un kilogram, i imprim o acceleraie de 1 metru pe secund la ptrat:

IN =1 kg m/s2.

Multiplii i submultiplii newtonului sunt prezentate n tabelul 3.1. Tabelul 3.1

DenumireSimbolValoare

Kilonewton (stena)kl\l (sN)10 3N

hectonewtonhN10 2N

decanewtondaN10 'N

newtonN10 N

decinewtondN10 -1N

centinewtoncl\l10 2N

milinewtonmN10 3N

micronewtonuN10 6N

Forele se msoar cu aparate numite dinamometre. Acestea au o construcie simpl i dimensiuni de gabarit reduse. Msoar fora cu o precizie cuprins ntre 0,1 i 0,6%, pentru dinamometrele etalon, i ntre 1 i 3%, pentru dinamometrele de lucru.

Din punct de vedere constructiv, dinamometrele pot fi:

cu element elastic;

hidraulice;

pneumatice;

electromecanice.

Dinamometrele cu element elastic sunt folosite pentru msurarea forelor, precum i pentru verificarea mainilor unelte. Elementul de baz al acestor dinamometre este elementul elastic, care se deformeaz sub aciunea forelor. Deformaia elementelor elastice este proporional cu mrimea forei.

Elementele elastice se construiesc din oeluri arc sau nalt aliate cu crom, nichel i molibden. De regul, elementul elastic se execut dintr-o singur bucat, nu are incluziuni i este prelucrat prin forjare, eliminndu-se operaia de prelucrare prin achiere.

Cele mai bune dinamometre sunt cele la care elementul elastic are forma de bar, de seciune plin sau inelar, deoarece este asigurat o solicitare axial uniform a ntregului material.

Elementele elastice cele mai folosite sunt prezentate n figura 3.37.

Fig. 3.37. Elementele elastice pentru dinamometre: a - element elastic bar; b - element cu arcuri; c - element inelar

n figura 3.38 este prezentat un dinamometru cu element elastic de form inelar. La acest dinamometru, deformaiile care se obin su