РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ
Приведено краткое описание разработанных в работе методик экспериментальных
исследований и необходимого для их реализации оборудования. Детально изложены
их отличительные особенности.
2.1. Методика измерения импульсного давления в жидкости
Прежде чем рассмотреть методику измерения импульсных давлений в жидкости
рассмотрим вопросы обеспечения принятой в работе точности измерений деформаций,
которая зависит от параметров разрабатываемой системы измерения импульсного
давления.
Согласно теории случайных погрешностей [131, 132] действительная погрешность
измерений деформаций (прогибов) не может быть меньше значения, которое
получается при объединении погрешности измерений нагрузки и собственной
погрешности метода, с помощью которого производится измерение деформаций
(перемещений). Способ объединения зависит от характера распределения обеих
погрешностей.
Таким образом, задавая необходимое значение действительной погрешности
измерений деформаций и зная собственную погрешность метода, с помощью которого
они измеряются, исходя из условий эксперимента, необходимо определить
допустимую погрешность измерения нагрузки.
В предыдущей главе показано, что при исследовании поведения эллиптических
пластин, нагруженных импульсом давления в жидкости, измерение деформаций,
прогибов или перемещений отдельных точек пластины будет осуществляться с
помощью делительных сеток и метода «штрихового фотографирования».
Собственная относительная погрешность измерения деформаций методом делительных
сеток определяется погрешностями нанесения и обмера сетки до и после
деформирования и зависит от градиента деформации на базе измерения. Согласно
приведенным в работе [86] данным эта погрешность при оптимальных соотношениях
указанных выше параметров не превышает 10 – 15%.
Если принять, что собственная относительная погрешность измерения деформации
пластины методом делительных сеток составляет 10%, то согласно [131], для того
чтобы суммарная относительная погрешность измерения деформации пластины ддеф
была ниже 15%, относительная погрешность измерения импульсного давления ддав не
должна превышать значения
Примем, что значение ддав равно 10%.
Измерение импульсного давления осуществляется с использованием измерительных
систем, состоящих из датчика давления, согласующего устройства и
регистрирующего прибора.
Метрологические характеристики таких систем должны соответствовать ГОСТ 8.009 –
84 «Нормирование и использование метрологических характеристик средств
измерений» и описываются комплексом метрологических характеристик данной
системы [133].
Согласно этому ГОСТу для описания метрологических характеристик измерительных
систем импульсного давления достаточно двух величин, а именно коэффициента
преобразования k и его абсолютной ?дав или относительной ддав погрешности.
Следуя ГОСТу, примем следующую модель абсолютной погрешности рассматриваемой
измерительной системы:
?дав = Д0s*Д0 *Д0H*?ДCi*Дdyn ,
где символом * обозначено объединение погрешностей;
Д0s – систематическая составляющая основной погрешности ?дав ;
Д0 – случайная составляющая основной погрешности ?дав ;
Д0H - случайная составляющая основной погрешности ?дав, обусловленная
гистерезисом;
?ДCi – сумма дополнительных погрешностей, обусловленных действием внешних
влияющих факторов, таких как температура, влажность окружающей среды,
напряжения питания и т.д.
Дdyn – динамическая погрешность обусловленная влиянием скорости изменения
входного сигнала.
Следуя [133], анализ рассматриваемой измерительной системы позволяет сделать
вывод, что основной вклад, в погрешность ?дав вносят Д0 и Дdyn. Значение
погрешности Д0 определяется погрешностью регистрирующего прибора и точностью
тарировки датчика давления, а Дdyn – переходными характеристиками датчика
давления и согласующих цепей. Другими погрешностями можно пренебречь. Так
систематическую составляющую основной погрешности Д0s можно устранить в
процессе подготовки к измерению. Проведение опытов в условиях закрытого
помещения позволяет не учитывать погрешности, связанные с действием внешних
факторов, а отсутствие гистерезиса должно быть изначально обеспечено
конструкцией датчика и линейностью передаточной характеристикой всего
измерительного тракта, что является необходимым условием при разработке системы
измерения импульсных давлений.
В данном случае основная абсолютная погрешность постоянна во всем диапазоне
амплитуд измеряемых импульсных давления, т.е. имеет аддитивный характер.
Поэтому максимальная относительная погрешность измерения импульсного давления
ддав = ?дав ? А , (где А – амплитуда измеряемого давления) будет иметь место на
нижнем пределе диапазона амплитуд измеряемых давлений равном 1 МПа. Для
удобства дальнейшие расчеты будут проводится для относительных погрешностей при
А = 1 МПа.
В качестве регистрирующего прибора измерительной системы согласно
рекомендациям, приведенным в работе [134], был выбран запоминающий осциллограф
С8–13. Суммарная погрешность измерения напряжения осциллографом определяется по
формуле:
где дк.о – погрешность коэффициента отклонения; дн – погрешность связанная с
неравномерностью переходной характеристики; двиз – визуальная погрешность
считывания данных, которая определяется из выражения.
где b - ширина луча осциллографа в мм,
h - размер изображения на экране осциллографа.
Подставляя паспортные данные осциллографа дк.о =4%, днер =2%, и b= 1мм, h = 50
мм, получим дн = 5%.
Определим динамическую погрешность измерений, которую вносит пьезоэлектрический
да
- Київ+380960830922