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: 2 из 17

Мера частоты

Мера частоты основана на квантово-механическом эффекте, заключающемся в том, что электрон в атоме может занимать только один из ограниченного числа уровней энергии.
Когда электрон переходит на более высокий или на более низкий уровень энергии, происходит, соответственно, поглощение или испускание фотона, энергия которого, равная разности энергий уровней, связана с частотой колебаний в фотоне. Когда атомы подвергаются воздействию электромагнитного излучения частоты электроны переходят на более высокие уровни энергии.
Подходящими переходами между двумя энергетическими уровнями основного состояния обладает цезий-133. Соответствующая этому переходу частота равна 9,192 ГГц. Для того, чтобы точно подстроить частоту эталона к значению частоты, соответствующей большинству происходящих переходов, в петле обратной связи применяют кварцевый генератор. Относительная погрешность этого атомного стандарта частоты может быть порядка 10-12.

Измерительные преобразователи

Измерительными преобразователями называют средства измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи и дальнейшего преобразования, но не доступной непосредственному восприятию наблюдателем.
Измерительные преобразователи подразделяются на:
1) преобразователи физической величины в ту же физическую величину;
2) преобразователи одной физической величины в другую физическую величину, обычно неэлектрической величины в электрическую величину.


Происходящие в веществе физические эффекты, используемые для отображения сигналов из различных областей, называют эффектами переноса, тогда как для отображения сигналов в пределах одной области используются происходящие в веществе эффекты, называемые прямыми эффектами.
Примерами эффектов переноса являются из электрической области в тепловую — эффект Пельтье;
из тепловой области в электрическую — эффект Зеебека;
из магнитной области в электрическую — эффект Холла.
К преобразователям физической величины в ту же физическую величину относятся аттенюаторы и измерительные усилители.
Примерами аттенюаторов служат шунты и измерительные трансформаторы.

Шунты

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Он представляет собой четырехзажимный резистор.


Два входных зажима, к которым подводится ток I, называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.


Номинальное сопротивление шунта


Ток Iи, протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током зависимостью


где Rи - сопротивление измерительного механизма


Если необходимо, чтобы ток Iи, был в n раз меньше тока, который необходимо измерить, то сопротивление шунта должно быть:
где n = I/Iи - коэффициент шунтирования.

Измерительные трансформаторы

Подразделяются на трансформаторы тока и напряжения и предназначаются соответственно для преобразования больших переменных токов и напряжений в относительно малые токи и напряжения.
Благодаря трансформаторам можно применять приборы с небольшими стандартными номинальными значениями тока и напряжения, например, 5 А и 100 В, в высоковольтных цепях, по которым могут протекать большие токи.
Измерительные трансформаторы состоят из двух изолированных друг от друга обмоток, помещенных на магнитопроводе. Первичная обмотка имеет число витков W1, а вторичная – W2.

Схемы включения измерительных трансформаторов

слева - трансформатор тока;
справа - трансформатор напряжения;
Ф0 – магнитный поток


Вторичный номинальный ток может быть до 5А при значениях первичного тока до 40000 А.
W1 > W2
коэффициент трансформации по току коэффициент трансформации по напряжению

Датчики

Относятся к преобразователям одной физической величины в другую физическую величину.
Иногда датчики называют сенсорами или первичными измерительными преобразователями.
Пассивными являются такие датчики, которые функционируют без потребления энергии от вспомогательного источника. Средняя мощность сигнала на выходе является частью средней мощности, отдаваемой измеряемым объектом.
Активными являются такие датчики, которым требуется вспомогательный источник питания. Выходная мощность датчика почти полностью берется из этого вспомогательного источника питания. Требуется лишь малая мощность от объекта, чтобы управлять выходной мощностью датчика.


Бесконтактные датчики позволяют определять в основном геометрические характеристики объектов с помощью технического зрения и локации.
Контактные датчики измеряют действующие силы и моменты, а также фиксируют координаты точек их приложения посредством силомоментных и тактильных методов измерения.
Датчики технического зрения используется в промышленности на операциях распознавания и сортировки деталей, взятия деталей из навала, измерения координат движущихся деталей, определения ориентации деталей на сборочных и других участках производства, а также на операциях контроля качества деталей.


Локационные датчики используются для измерения в случае нецелесообразности или невозможности применения технического зрения. Например, эффективна установка локационных датчиков в захвате робота для слежения сварочной головки за траекторией шва. В условиях производства использование локационных датчиков в качестве датчиков безопасности позволяет предотвращать столкновение подвижных частей технологического оборудования с предметами и людьми, случайно оказавшимися в рабочей зоне.
Силомоментные датчики применяются при выполнении механической сборки, абразивной зачистки и шлифовки изделий, где в процессе выполнения технологической операции необходимо измерять силы и моменты.


Тактильные датчики целесообразно использовать при поиске объектов, идентификации и определении их пространственного расположения; для обнаружения проскальзывания детали, например, в захватном устройстве робота, и при регулировании усилия захватывания детали.
Если контактное усилие не вызывает смещений и деформаций контролируемого объекта, то применяются щуповые методы контроля размеров и формы изделий.
Измерительные щупы могут быть выполнены в виде как одиночных щупов для контроля по одной координате, так и трехкоординатных измерительных головок или головок со сменными щупами для контроля сложнопрофильных изделий.


Точечные электронные щупы позволяют проводить измерение, не останавливая движение измерительной головки, причем многопозиционные точечные щупы с гнездами для сменяемых наконечников могут контролировать все грани детали без изменения направления щупа.