Конспект по дисциплине метрология БГУИР. Метрология и измерения Содержание
 Скачать 5.83 Mb.
|
|
2.8 Измерение неэлектрических величин 2.8.1 Классификация измерительных преобразователей неэлектрических величин в электрические Преобразователи НЭВ в электрические величины по виду выходной величины делятся (рисунок 2.51) на параметрические и генераторные. Параметрическими называются ИП, принцип действия, которых основан на управлении энергией внешнего источника. Их естественной выходной величиной является один из параметров электрической цепи: сопротивление, емкость или индуктивность. По этому признаку различают резистивные, емкостные, электромагнитные параметрические ИП. К параметрическим относятся также электрохимические, ионизационные и некоторые другие. Но наиболее распространены первые три типа, которые и будут рассматриваться далее. Как следует из определения, они – пассивные элементы электрической цепи, требующие наличия внешнего источника питания. Генераторными называются ИП, принцип действия, которых основан на преобразовании разных видов энергии. Естественная выходная величина в этом случае – эдс или ток, т.е. они активные элементы цепи, не требующие внешнего источника питания. По физическому явлению, положенному в основу работы, и типу входной величины, параметрические и генераторные преобразователи делятся на ряд разновидностей (см. рисунок 2.51): резистивные – на контактные, реостатные и т.п.; электромагнитные – на индуктивные, трансформаторные и т.д.; генераторные – на пьезоэлектрические, термоэлектрические и т.п.  Рисунок 2.51 На любой ИП, кроме измеряемой величины х, воздействуют и другие параметры объекта измерения и окружающей среды, например, температура, механические вибрации, наводки посторонних электрических сигналов. Поэтому для каждого типа ИП целесообразно выделять естественную входную величину, которая лучше всего воспринимается данными преобразователем на фоне остальных, называемых мешающими факторами (величинами) и являющихся источниками дополнительных погрешностей. Аналогично на выходе ИП могут использоваться различные параметры выходного процесса. Но при этом также можно выделить для конкретного преобразователя естественную выходную величину. Характерным примером естественной входной величины, например, для реостатного преобразователя, может служить механическое перемещение, а мешающими факторами – температура среды и влажность, которые также влияют на сопротивление. Естественной выходной величиной для него является сопротивление, а мешающими факторами – эдс шума, контактные шумы и т.п. Y=f(х) (2.51) Наиболее приемлемый вид ФП – линейная зависимость. При нелинейной стремятся выбрать рабочим участок ФП, наиболее близким к линейному. Так как теоретическое определение ФП весьма сложная задача, чаще всего ее находят экспериментально градуировкой преобразователя. ФП, полученную таким образом, называют градуировочной характеристикой. При градуировке серии однотипных ИП обычно их характеристики имеют разброс в некоторой полосе значений. При этом в документации на преобразователь приводится номинальная характеристика, являющаяся усредненной для данной партии. Разность между номинальной характеристикой и реальной для конкретного экземпляра ИП рассматривается как погрешность ФП [5]. Важным параметром ИП является чувствительность, определяемая в общем случае как производная  (2.52)Чувствительность ИП НЭВ в электрическую – величина, именованная дробью, числитель и знаменатель которой разнородные величины, определяемые характером естественных выходной и входной величин. Например: в/мв; мв/рад и т.п. при реальной ФП чувствительность – величина постоянная и выражение (1) при этом имеет вид Y=Y0+S·X, (2.53) где Y0 – начальное значение выходной величины (нулевой уровень). погрешности ИП НЭВ электрические в целом аналоги погрешностям СИ электрических величин. поэтому кратко напомним общепринятую классификацию, уделяя особое внимание наиболее характерным для ИП видам погрешностей. По характеру поведения во времени погрешности бывают систематические и случайные. в зависимости от условий эксплуатации основные (для нормальных условий) и дополнительные (при выходе влияющих величина пределы нормальных условий). причинами основной могут быть идеализация принципа действия, неточность градуировки, невоспроизводимости от экземпляра к экземпляру ФП, несовершенство конструктивного исполнения ИП. дополнительные погрешности определяются в первую очередь тем, насколько при разработке, изготовлении и эксплуатации ИП удалось «подавить» воздействие мешающих факторов на фоне естественной входной величины. в зависимости от скорости изменения измеряемой величины статистические и динамические погрешности. статистические не зависят от скорости изменения, а динамические зависят и равны нулю при равной нулю скорости. таким образом, динамические погрешности определяются инерционными свойствами ИП. при измерениях ИП НЭВ включаются в электрическую измерительную цепь (иц), вид которой определяется методом измерения и типом преобразователя, в зависимости от метода измерения различают цепи прямого и уравновешенного преобразования. ИЦ прямого преобразования более просты, надежны и имеют сравнительно высокое быстродействие. цепи уравновешивающего преобразования сложнее, характеризуются более низким быстродействием, но имеют меньшие погрешности и более широкий рабочий диапазон. по типу преобразователя различают цепи для генераторных и параметрических преобразователей. последние в свою очередь включают три разновидности: последовательного включения, действительные (потенциометрические) и мостовые. включение генераторного ИП в цепь можно представить эквивалентной схемой (рисунок 2.52). преобразователь пi представлен собственной эдс – E(X).  Рисунок 2.52 простейшей ИЦ является цепь последовательного включения (рисунок 2.53), состоящая из параметрического ИП пi с сопротивлением R=R0±ΔR(X), (2.54) где R0 – начальное сопротивление ИП; ΔR(x) – абсолютное изменение сопротивления, под воздействием преобразуемой НЭВ X; |