Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb
CW01 - Teorie
měření a
regulace
© 2014 - Ing. Václav Rada, CSc.
ZS – 2012/2013 8.6
Ústav technologie, mechanizace a řízení
staveb
Teorie měření
a regulace
© 2014 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2014/2015
11.SP-t.6.
měření hmotnosti
Další pokračování
o
principech
měření …………
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Měření hmotnosti – patří k základním měřením – protože praktic-
ky několikrát denně „vážíme“ (jak se běžně zjišťování hmotnosti
nazývá) v občanském i odborném životě.
Vážení je v reálu srovnávací činnost – srovnává se neznámá hmot-
nost se známou (např. tradičně ve formě závaží) – nelze ho redu-
kovat na gravitační sílu.
Přesněji … Účelem vážení je tedy najít takové závaží známé
hmotnosti, které bude mít stejný silový účinek na váhy jako
zkoumané těleso.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Vážením se určuje hmota ze síly (tíhy), kterou toto těleso v klidu
působí na podložku.
Tíhová síla je v daném místě dána podle 2. Newtonova
zákona a ve vzduchoprázdnu platí vztah:
G = m * g
pro hladinu moře na rovníku je
g = 9,78049
přesněg = 9,78049 * ( 1 + 0,0052884 * sin2φ – 0,0000059 * sin22φ ) – 0,000001967 * h
kde h … nadmořská výška.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 202/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Při velmi přesných váženích musí brát ohled na další silová
působení, která se nepodařilo odstínit (zrušit) - např. vliv aero-
statického vztlaku - vztlaková síla podle Archimédova zákona
působí proti tíze a snižuje tak silové působení na závěs vah
(redukce na vážení ve vakuu).
Proto při použití místo závaží použito jiného vyvažovacího
silového působení místo (klasického) závaží, je nutné započítat
i proměnlivost lokální hodnoty tíhového zrychlení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Těleso ve vzduchu – zde platí pro jeho hmotnost (ekvivalent Ar-
chimedova zákona pro vzduch):
Mvzd = m – m * ρvzd / ρ
kde ρ … je měrná hmotnost tělesa v [ kg / m3 ].
Podle mezinárodních úmluv vlastní Česká republika kopii meziná-
rodního kilogramu – etalon č. 41, který má hmotnost přesně:
1,000 kg + 0,504 mg.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Ke zjišťování hmotnosti se běžně používají váhy nebo se hmotnost
zjišťuje přes jinou fyzikální veličinu.
Váhy jsou buď automatické, nebo ruční.
Protože pro správný průběh měření je potřeba vyvažování:
automaticky – rovnovážný stav se nastaví sám, automaticky bez
obsluhy s přesností danou konstrukcí a třídou dle výrobce
neautomaticky – rovnováhu nastavuje obsluha, většinou ručně
poloautomaticky – obsluha zabezpečí nastavení hrubého rozsahu a
automat dokončí přesné vyvážení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Zařízení pro měření hmotnosti může mít:
- pevnou rovnovážnou polohu – výsledná hodnota dána z ustálení
ukazatele v rovnovážné poloze a při ustálené poloze vahadel
- proměnlivou rovnovážnou polohou – výsledná hodnota se dána
z ustálení ukazatele v rovnovážné poloze, ale poloha vahadla se
mění.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Podle konstrukce a použitých fyzikálních metod porovnávání síly
dělíme váhy na řadu typů, zejména na:
* váhy pákové
porovnávají hmotnost váženého předmětu se závažím o známé
hmotnosti a dále se dělí na:
- váhy rovnoramenné
- váhy nerovnoramenné
- váhy kyvadlové
* váhy pružinové měří pomocí deformace pružiny
* váhy tenzometrické měří pomocí deformace piezoelektrického
prvku.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2010/2013
A
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Dělení podle vlastností základního konstrukčního uspořádání:
• pákové – vysoká přesnost a spolehlivost
• deformační – konstrukčně i provozně velice jednoduché – s horší
přesností – jako vážící člen mají deformační prvek podléhající
stárnutí a vlivům teplot
• ostatní.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
A
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Dělení podle konstrukčního uspořádání:
• pákové: závažové rovnoramenné nebo nerovnoramenné
běhounové (přezmenové)
sklonné
sdružené.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Platí tento základní vztah:
F1 * l1 = F2 * l2
kde F znamená síly a l délky obou ramen.
Dosadíme-li za hodnoty síly F z první rovnice hmotnost (tíhovou
sílu) m – bude vztah pro rovnováhu:
M1 * l1 = m2 * l2
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Klasické kuchyňské
pákové váhy
dvoumiskové se
sadou závaží
Závaží –
Mezopotámie
– cca 1700
př.n.l.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Klasická decimální váha -
páková váha nedávné doby
– pro hrubší vážení.http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3
%AD_strana?uselang=cs
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Laboratorní (zlatnické)
přesné váhy pákové
nedávné doby – pro
velmi jemná a přesná
vážení.
http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3
%AD_strana?uselang=cs
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Laboratorní (zlatnické)
přesné váhy pákové
nedávné doby – pro
velmi jemná a přesná
vážení.
http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3
%AD_strana?uselang=cs
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Klasická jednoduchá
(ruční) páková váha
- přezmen
http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3
%AD_strana?uselang=cs
Přesnost i citlivost vah vyžaduje, aby se páka pohybovala pokud
možno bez tření, proto bývá uložena na břitech, někdy dokonce
achátových a podobně.
Citlivé váhy mají aretační zařízení, které dovoluje páku zvednout z
břitů a znehybnit.
Náročnější vážení se dělají v uzavřené skříňce, aby se vyloučil
vliv proudů vzduchu.
Rovnoramenné váhy patří k nejstarším a už z předhistorických dob
jsou známy například velmi jemné váhy na drahokamy.
Rovnoramenné váhy jsou také symbolem spravedlnosti.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2010/2013
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
Dělení podle konstrukčního uspořádání:
• deformační: torzní
hydraulické
pružinové
ostatní.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2009/2010
Měření fyzikálních veličin – hmotnost
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Klasická jednoduchá
(ruční) pružinová váhy –
siloměr, mincíř, kopyto.
http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3%AD_strana?uselang=cs
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Tenké přesné kapesní
váhy SL-300/1000
Rozsah vážení do 300/1000 g
Dílek – přesnost 0,01/0,1 g
Rozměr vážní plochy:
60 x 60 mm
http://wlp.cz/
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Laboratorní váha LB-1
Váživost: 1000/2000/5000 g
Dílek – přesnost: 0,1/0,2/0,5 g
Rozměr vážní lochy: ø120mm
http://wlp.cz/
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Obchodní váha 1T
Váživost: 60, 150, 300 kg
Dílek – přesnost: 20, 50, 100, 200 g
Rozměr vážní plochy: 300×400 až
600×800 mm
Certifikace: pro obchodní vážení –
ES ověření
http://wlp.cz/
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2012/2013
Měření fyzikálních veličin
Další prodejní typy
http://www.digitalscaledepo
t.com/Home.html
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
… a to by bylo
k informacím
o měření hmotnosti
(skoro)
vše 86....
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
Témata