Фотометр фотоэлектрический КФК-3-01

        Фотоэлементы  делятся на два вида: внешние и внутренние. Внешней фотоэлемент основан на поглощении света, который приводит к отрыву электрона исследуемого вещества под действием света.

        Внутренний фотоэлемент характеризуется увеличением электрического сопротивления под действием света .

            Источники излучения:

1. Ультрафиолетовая лампа- используется  в светоколориметрах КФК-3, показывает  вещества которые имеют кратные  связи, область поглощения до 300 нм.

Квант  света поглощается в УФ области и рассчитан на поглощение частиц только в ультрафиолете.

2. Лампа накаливания- содержит вольфрамовую нить которая при подключении тока светится. Квант света будет возбуждаться в видимой области. Используется в КФК-2, фотоколориметр- в старых модификациях КФК-3.
3. ИК- излучения являются универсальными, подходят для любых органических и неорганических частиц, основанные на тепловом воздействие на вещество, используются ИК лампы. Лазер, рубины.
4. Лампы с полным катодом устроены таким образом, что катод сделан из такого вещества, которая находится в исследуемой пробе. Основано на вторичной эмиссии электронов, которые дают световой поток.6

Глава V. КФК-3-01.

         

             На основе приведённой выше литературы выбрали прибор КФК-3-01.

          Фотометры фотоэлектрические КФК-3 (в дальнейшем фотометры)

          предназначены для измерения коэффициентов пропускания и

          оптических плотностей прозрачных жидкостных растворов, а также

          для измерения скорости изменения оптической плотности и

          определения концентрации веществ в растворах после

предварительной градуировки фотометров потребителем.

Фотометры применяются в сельском хозяйстве, медицине, на

предприятиях водоснабжения, в металлургической, химической,

пищевой промышленности и в других областях народного хозяйства.

По условиям эксплуатации в части воздействия климатических

факторов внешней среды фотометры относятся к исполнению УХЛ

категории 4.2 по ГОСТ 15150-69.

Условиями работы фотометра являются:

температура окружающей среды, °С.....................плюс 10 - плюс 35

относительная влажность воздуха. %......................65 ± 15

напряжение питающей сети. В.............................220 + 22

частота питающей сети , Гц..................................50 + 0,5

Допускается замена электрорадиоэлементов на ЭРЭ импортного

производства.

1.2 Основные технические данные

1.2.1 Диапазон длин волн, нм......................................315 - 990.

В качестве диспергирующего элемента применен монохроматор на

дифракционной решетке.

1.2.2 Выделяемый спектральный интервал, нм, не более :

в фотометре КФК -3......................................... 7

- в фотометре КФК - 3 - 01 .......................................5

1.2.3 Диапазон измерений:

коэффициентов пропускания ,.................................1 - 100

оптической плотности, Б.......................................0-2

1.2.4 Диапазон показаний:

коэффициента пропускания, %..............................0,1 - 100

оптической плотности, Б.................................... 0-3

концентрации, единиц концентрации.......................0,001 - 9999

1.2.5 Предел допускаемого значения  основной абсолютной 

погрешности при измерении коэффициентов пропускания , .0,5

1.2.6 Предел допускаемой основной  абсолютной погрешности

установки длины волны, нм ...............................3

1.2.7 Предел допускаемого значения  среднего квадратического 

3отклонения случайной составляющей  основной абсолютной 

погрешности. %.....0,15

1.2.8 Время установления рабочего режима, мин., не более:

- фотометра КФК - 3..............................................30

- фотометра КФК - 3-01 .........................................10.

1.2.9 Рабочая длина кювет, мм........1,3,5, 10,20,30,50, 100

Примечание - В фотометре КФК - 3 - 01 дополнительно применены

кюветы БШ5.999.189, размером 10x10 мм, и микрокювета БШ5.999.176

с длиной рабочего слоя 10 мм, объемом не более 1,0 мл.

1.2.10 Микропроцессорная система  обеспечивает выполнение 

следующих задач согласно таблице 1.1:

1.2.11 Питание фотометра осуществляется от сети переменного тока

напряжением, В............220 ± 22

частотой......................50 ± 0,5

1.2.12 Фотометры предназначены для  эксплуатации в диапазоне 

температур от плюс 10 до плюс 35 °С при относительной влажности

воздуха от 50 до 80 %.

1.2.13 Источник излучения - лампа  галогенная КГМ12-10-2.

1.2.14 Потребляемая мощность, В А, не более..................60

1.2.15 Габаритные размеры, мм не  более.........................500x360x165

1.2.16 Масса, кг, не более............................................157

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава VI . Анализ погрешностей.

 

Погрешность средств измерения и результатов измерения. В первую очередь погрешность измерений следует разделить на погрешность средств измерений и погрешность результатов измерений.

Погрешности средств измерений - отклонения метрологических свойств или параметров средств измерений от номинальных, влияющие на погрешности результатов измерений (создающие так называемые инструментальные ошибки измерений).

Погрешность результата измерения - отклонение результата измерения   от действительного (истинного) значения измеряемой величины  , определяемая по формуле   - погрешность измерения.        

В свою очередь погрешности средств измерений можно разделить на инструментальную и методическую погрешности.

Инструментальные и методические погрешности. Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Так, она возникает из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методики измерений. Выбор ошибочной методики возможен из-за несоответствия (неадекватности) измеряемой физической величины и ее модели.

 Причиной методической погрешности может быть не учитываемое взаимное влияние объекта измерений и измерительных приборов или недостаточная точность такого учета. Например, методическая погрешность возникает при измерениях падения напряжения на участке цепи с помощью вольтметра, так как из-за шунтирующего действия вольтметра измеряемое напряжение уменьшается. Механизм взаимного влияния может быть изучен, а погрешности рассчитаны и учтены.

Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Причинами ее возникновения являются неточности, допущенные при изготовлении и регулировке приборов, изменение параметров элементов конструкции и схемы вследствие старения. В высокочувствительных приборах могут сильно проявляться их внутренние шумы.

Статическая и динамическая погрешности. Статическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей.

Динамическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений.

Статические и динамические погрешности относятся к погрешностям результата измерений. В большей части приборов статическая и динамическая погрешности оказываются связаны между собой, поскольку соотношение между этими видами погрешностей зависит от характеристик прибора и характерного времени изменения величины. Более подробно соотношение между этими погрешностями рассмотрено в главе 4, где описаны виды регистрирующей аппаратуры. 

Систематические и случайные погрешности. Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности являются в общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при поверке и аттестации образцовых приборов.

  Случайными называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности определяются совместным действием ряда причин: внутренними шумами элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения, дискретностью счета. Случайные погрешности будут более подробно рассмотрены в следующем параграфе данной главы.

  Погрешности адекватности и градуировки. Погрешность градуировки средства измерений - погрешность действительного значения величины, приписанного той или иной отметке шкалы средства измерений в результате градуировки.

  Погрешностью адекватности модели называют погрешность при выборе функциональной зависимости. Характерным примером может служить построение линейной зависимости по данным, которые лучше описываются степенным рядом с малыми нелинейными членами.

Погрешность адекватности относится к измерениям для проверки модели. Если зависимость параметра состояния от уровней входного фактора задана при моделировании объекта достаточно точно, то погрешность адекватности оказывается минимальной. Эта погрешность может зависеть от динамического диапазона измерений, например, если однофакторная зависимость   задана при моделировании параболой, то в небольшом диапазоне она будет мало отличаться от экспоненциальной зависимости. Если диапазон измерений увеличить, то погрешность адекватности сильно возрастет.         

В целом в теории планирования эксперимента погрешность адекватности может иметь большое значение, поскольку в многофакторных экспериментах чаще всего рассматривается линейная зависимость параметров состояния от факторов. 

Абсолютная, относительная и приведенная погрешности. Под абсолютной погрешностью  понимается алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины.   - абсолютные погрешности (см.рис.2.1).

Однако в большей степени точность средства измерений характеризует относительная погрешность, т.е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средством измерений величины.    - относительные погрешности.

Если диапазон измерения прибора охватывает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в соответствующей ему точке шкалы. В этом случае пользуются понятием приведенной погрешности, равной отношению абсолютной погрешности измерительного прибора к некоторому нормирующему значению. В качестве нормирующего значения принимается значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Это может быть, например, диапазон измерений, верхний предел измерений, длина шкалы и т.д.   - приведенные погрешности, где   и   - диапазон изменения величин. Выбор   и   в каждом конкретном случае разный из-за нижнего предела (чувствительности) прибора.  

 

Рис. 2.1

Класс точности прибора — предел (нижний) приведенной погрешности.

Аддитивные и мультипликативные погрешности. Аддитивной погрешностью называется погрешность, постоянная в каждой точке шкалы.

Мультипликативной погрешностью называется погрешность, линейно возрастающая или убывающая с ростом измеряемой величины.

Различать аддитивные и мультипликативные погрешности легче всего по полосе погрешностей (рис.2.2).

Если абсолютная погрешность не зависит от значения измеряемой величины, то полоса определяется аддитивной погрешностью (рис.2.2, а). Иногда аддитивную погрешность называют погрешностью нуля. 

 

а                                                  б

Рис. 2.2

Если постоянной величиной является относительная погрешность, то полоса погрешностей меняется в пределах диапазона измерений и погрешность называется мультипликативной (рис.2.2, б).

Ярким примером аддитивной погрешности является погрешность квантования (оцифровки).