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