ТИП. Технические измерения и приборы Средства измерений

• Название: Технические измерения и приборы Средства измерений
• Дата: 03.02.2022
• Размер: 6.34 Mb.
• Имя файла: ТИП.ppt
• Тип: Документы; #350428
• страница: 17 из 17

Измерение давления

Преобразователи давления могут быть подразделены на гравитационные упругие.
Гравитационный манометр
Если одно из давлений, например,
P2, является атмосферным, то давление датчика, приложенное к колену 1, может быть найдено как


В эластичных преобразователях, давление передается через упругий элемент
Упругий элемент может иметь форму диафрагмы, сильфона, трубки Бурдона
Плоская диафрагма


P - различие давления поперек диафрагмы, s - толщина диафрагмы, E - модуль эластичности материала диафрагмы, v - отношение Пуассона материала диафрагмы, r - радиус в определяемой точке, R - радиус диафрагмы, c - постоянная граничных условий


Сильфонные преобразователи - тонкостенные конструкции с цилиндрическими звеньями разных диаметров


n - число звеньев, А - эффективная площадь сильфона, R - средний радиус звеньев, E - модуль эластичности, s – толщина стенок сильфона


Трубка Бурдона представляет собой изогнутую металлическую трубку, имеющую эллиптическое сечение и закрытую с одного конца


- угол перемещения выходного звена трубки, - начальный угол, P - давление, r - радиус трубки, s – толщина трубки, E - модуль Юнга материала трубки, b – величина малой оси сечения трубки


Струнные преобразователи


1- диафрагма,
2 – пружины,
3 – струны
При действии давления на диафрагму натяжение струн меняется соответственно величине давления, что фиксируется измерительной схемой


Пленочный преобразователь давления
1 - электроды,
2 - диэлектрическая пленка,
3 - база,
4 - поверхность


Изменение емкости в результате изменения прикладываемого давления связано уравнением где Co - начальная величина емкости, E - модуль Юнга диэлектрического материала


Игольчатые преобразователи давления используют изменение характеристик p-n перехода в зависимости от приложенного к нему давления


1 – корпус, 2 – игла,
3 – наконечник иглы,
4 – диафрагма,
5 – отверстие, 6 - выход


Пьезоэлектрическийпреобразователь
1 – корпус, 2 – диафрагма, 3 – пьезоэлемент,
4 – отверстие, 5 - выход

Вибрационные преобразователи давления

позволяют непосредственно преобразовывать измеряемое давление в пропорциональную ему частоту.

Схема гидростатического преобразователя

Тепловой преобразователь

позволяет измерять уровень вакуума.
схема аналогична гидростатическому преобразователю давления, но вместо проводника в корпусе находится платиновая нить накаливания.
Температура нити накаливания для заданной величины тока зависит от проводимости среды в корпусе, которая в свою очередь является функцией давления. Таким образом, с изменением вакуума в корпусе, температура и, следовательно, сопротивление нити соответственно изменяются.

Разрядные ионизационные преобразователи

Характеристики ионизационныхпреобразователей для различных газов

1 - кислород, 2 - водород, 3 - гелий

Измерение уровня

Поплавковый уровнемер

Гидростатический уровнемер

Весовой уровнемер

Емкостный уровнемер

Акустический уровнемер

Радиоинтерференционный уровнемер

Радиоинтерферометр для измерения уровня жидкости состоит из высокочастотного генератора 1 и следящей системы 2, обеспечивающей слежение за положением одного из узлов стоячей волны 3. Таким образом, перемещение выхода следящей системы, передаваемое на индикатор 4, соответствует изменению уровня

Радиоизотопный уровнемер

Источник 1 радиоизотопов располагается с одной стороны резервуара по вертикали, а приемник 2 – с другой стороны. Интенсивность излучения радиоизотопов, фиксируемая индикатором 3 будет уменьшаться при увеличении уровня.

Контроль уровня горящего топлива

Измерение расхода

Крыльчатые расходомеры


Электромагнитный тахометрический расходомер.
На корпусе из немагнитного материала, расположены две последовательно соединенные обмотки, которые помещены в магнитное поле постоянного магнита. Вращающаяся крыльчатка 1, выполненная из ферромагнитного материала, циклически изменяет сопротивление магнитной цепи 2.

Расходомеры с фотоэлектрическими преобразователями

Крыльчатка 3 при вращении пересекает своими лопастями световой луч, идущий от источника света 1 на фотоэлемент 2, попеременно открывая и закрывая доступ света к фотоэлементу.
В результате на электродах фотоэлемента возникает пульсирующий электрический ток, частота которого пропорциональна расходу жидкости.

Радиоактивные расходомеры

Содержат в одной или нескольких лопастях вращаемой потоком крыльчатки 1 вставки 2 радиоактивных изотопов.
Напротив отверстия расположен детектор 3 радиоактивных излучений, соединенный с последующим управляющим устройством. В момент, когда лопасть крыльчатки с радиоактивными изотопами располагается на линии, соединяющей отверстие в экране и детектор, радиоактивные излучения воспринимаются счетчиком. Частота импульсов излучений, попадающих на счетчик, определяется скоростью вращения крыльчатки, то есть расходом жидкости, протекаю­щей через расходомер.
Можно измерять расходы непрозрачных жидкостей.

Емкостные расходомеры

Металлическая крыльчатка 1 вращается на опорах в корпусе. Чувствительным элементом устройства является металлический штифт 2, изолированный от корпуса. Каждая лопасть крыльчатки при прохождении около штифта импульсно изменяет величину емкости между штифтом и корпусом.

Ультразвуковые расходомеры

Содержат пьезоэлементы, один из которых создает направленные ультразвуковое излучение частотой до 10 МГц под углом к оси потока. Это излучение воспринимается приемным пьезоэлементом. Время распространения и частота сигнала на заданном расстояниизависит от скорости потока
Влияние изменений физических параметров среды на результат измерения исключено.

Индукционный расходомер

1 – трубопровод, 2 – электромагнит, 3 – измерительные электроды, 4 – усилитель, 5 – устройство отображения, 6 – источник питания

Тепловые расходомеры

а – термоанемометр, б - контактный калориметрический расходомер, в – бесконтактный калориметрический расходомер
1 – нагреватели, 2 – измерители температуры

Оптический расходомер

1 - трубопровод; 2, 3 – зеркала; 4,5 - прозрачные окна;
6 - источник света; 7 - светоделительная пластина;
8 – фотоприемник; 9 - регистрирующее устройство


Если в качестве источника света использовать лазер, то скорость среды может быть определена через сдвиг частот входного и выходного сигналов

Инерционные расходомеры

Для формирования в потоке инерциальных усилий, пропорциональных массовому расходу вещества, потоку придаются дополнительные движения. Для этой цели в потоке устанавливаются вращающиеся или колеблющиеся элементы, на которых измеряются возникающие усилия.
Показания пропорциональны массовому расходу вещества

Определение экологических параметров и состава веществ

Измерение концентрации пыли в воздухе основано на электризации аэрозольных частиц в поле переменного отрицательного коронного разряда и на последующем измерении их суммарного заряда, индуктивно наводимого на стенках цилиндра измерительной камеры воздухозаборной части прибора. Измеряемый при этом суммарный заряд пропорционален концентрации аэрозоля в объеме воздуха, прошедшего через зарядную камеру.


1 - зарядная камера, 2 - преобразователь, 3 - измерительная камера, 4 – усилитель, 5 - блок питания, 6 – детектор,
7 – микронагнетатель, 8 - измерительный прибор

Шумомер

Микрофон 1 преобразует шумовые колебания в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается на усилителе 2 и через выпрямитель 3 поступает на индикатор 4. Индикатор градуируется непосредственно в единицах шума - децибелах.

Измеритель задымленности

Излучатель 1и фотоприемник 2 расположены соосно с измерительным каналом 3, который выполнен в виде равномерно перфорированного отверстиями патрубка. В измерительном канале размещен термодатчик 4, определяющий температуру отработавших газов. Телескопическая рукоятка 5 фиксируется в рабочем положении при помощи муфты 6. Крышка 7, открывает доступ к отверстию 8 для очистки рабочей поверхности излучателя. Отверстие для очистки рабочей поверхности фотоприемника расположено на держателе 9 под рукояткой 10. Соединительный шнур 11 закреплен на втулке 12 фотоприемника. Соединительные провода излучателя проложены в защитной трубке 13.

Функциональная схема измерителя задымленности

Импульсное излучение инфракрасного светодиода 1, питаемого генератором прямоугольных импульсов 11, преобразуется в электрический сигнал фотоприемником 2 и усиливается усилителем 4. Усиленный сигнал преобразуется логарифмирующим устройством 5 в последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна логарифму амплитуды сигнала. Затем он умножается на сигнал термоэлектрического преобразователя 3, проходящий через усилитель 10, на блоке умножения 6. Корректор базового отсчета 7 производит установку начальных условий при замыкании контактов кнопки коррекции нуля А1. Измерительный сигнал регистрируется пиковым детектором 8 и отображается стрелочным индикатором 9. В режиме регистрации текущих значений пиковый детектор блокируется переключателем режима работы А2.

Химический состав окружающей среды

1 - источник опорного излучения, 2 – линза, 3 – стекла, 4 – полимер, 5 – фильтр, 6 - регистрирующее устройство, 7 – зона с анализируемой средой

Электролитические преобразователи

электрохимический преобразователь представляет собой электролитическую ячейку, заполненную раствором с помещенными в нее электродами электролитическая ячейка развивает ЭДС
выделяя зависимость между этими электрическими параметрами и измеряемой неэлектрической величиной можно измерять состав и концентрации жидких и газообразных сред электрические параметры ячейки зависят от природы и состава раствора и электродов и химических превращений в ячейке и растворе.

Электролитические концентратомеры

Корпус преобразователя изготовлен из химически стойкого стекла с вплавленными плати­новыми ступенчатыми электродами 1. Преобразователь имеет сменные измерительные сосуды 2, которые надеваются на основание преобразователя 3.
Сменные измерительные сосуды обеспечивают возможность применения преобразователя для измерений в проточной жидкости, при погружении в исследуемый раствор и путем отбора проб.

Электролитический преобразователь

При начальной проводимости раствора указатель Ук регулировкой реостата устанавливается на нуль. При повышении проводимости показания указателя соответствуют измеряемой концентрации раствора.

Полярографические преобразователи

Потенциал выделения ионов при прочих равных условиях зависит от концентрации
Если продифференцировать полярографические кривые I = f(U) по напряжению, то максимумы кривых будут при одном и том же потенциале, соответствующем потенциалу полуволны исследуемых ионов, а высоты максимумов будут пропорциональны концентрациям.

Измерительные устройства автомобильных систем

Литература:
Измерительные устройства автомобильных систем, Рачков М.Ю., М., МГИУ, 2007

Спидометр

1 – входной валик,
2 – магнит,
3 – картушка,
4 – ось,
5 – спиральная пружина,
6 – червячная передача,
7 – счетный узел одометра

Аварийный акселерометр

1 – корпус, 2 – постоянный магнит, 3 – металлический шар,
4 – направляющие элементы, 5 – выходные контакты,
6 – магнитная сила притяжения, 7 – сила инерции,
8 – результирующая сила

Термостат

а — основной клапан полностью закрыт, перепускной открыт б — основной клапан полностью открыт, перепускной закрыт
1, 2 - входные патрубки, 3 - выходной патрубок, 4 - перепускной клапан,
5 - основной клапан, 6 – пружина основного клапана, 7 - пружина перепускного клапана, 8 – корпус, 9 - термочувствительный элемент,
10 - стержень, 11 - крышка

Тахометр

1 – магнит,
2 – корпус,
3 – картер двигателя,
4 – сердечник,
5 – обмотка,
6 - зубчатое колесо

Датчик момента искрообразования

1 - статор, 2 - постоянный магнит,
3 – выходная обмотка, 4 - ротор

Выходной сигнал сигнала датчика при разной частоте вращения ротора n1 > n2

Центробежный регулятор опережения зажигания

1 – ведомая пластина кулачка, 2 – ведущая пластина,
3 - пружина, 4 - ведущий валик, 5 - грузики, 6 - ось грузиков на ведущей пластине


а) положение при холостом ходе двигателя


б) положение при максимальной частоте оборотов двигателя

Типовые характеристики центробежных регуляторов

1 - пружины с одинаковой жесткостью,
2 - пружины с разной жесткостью

Датчик кислорода

1 - защитный кожух, 2 - чувствительный элемент,
3 - нагревательный элемент, 4 – корпус,
5 - соединительные выводы

Датчик боковых ускорений

1 – преобразователь Холла;
2 – постоянный магнит;
3 – пружина;
4 – демпфирующая пластина,
Uп – напряжение питания

Система контроля давления в шинах

1 – датчик давления,
2 – излучатель,
3 – суппорт,
4 – тормозной диск,
5 –задающий диск,
6 – датчик скорости,
7 – ось колеса,
8 – шина

Схема прохождения сигнала от датчика давления к индикатору

1 – датчик давления, 2 – излучатель,
3 – электронный блок управления,
4 –индикатор, 5 – датчик скорости, 6 – мембрана

Навигационная система

1 - центральная ЭВМ, 2 - спутник связи, 3 – радиостанция,
4 - блок управления, 5 – радиомаяк, 6 - приемопередатчики инфракрасного излучения, 7 - электромагнитные контуры

Прибор для измерения силы света фар

1 — фара, 2 — линза, 3 — фотоэлемент, 4 — экран,
5 – миллиамперметр