ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. Преобразователи неэлектрических величин
 Скачать 51.54 Kb.
|
|
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Измерение неэлектрических величин сводится к тому, что они преобразуются в зависимую от них величину, при измерении которой определяется и неэлектрическая величина. Электрические приборы для измерения неэлектрических величин состоят из трех узлов: преобразователя (датчика), измерительного устройства и указателя. Преобразователь (датчик) устройство, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для ее передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения. Основной характеристикой преобразователя α=f(x) называется функциональная зависимость выходной величины, выведенная аналитическим или графическим путем. Чувствительность – S=Δα/Δx есть отношение приращения показания Δα указателя к приращению Δx измеряемой величины x. Под порогом чувствительности понимается минимальное измерение значения входной величины, которое может быть зарегистрировано преобразователем. Предел преобразования – это максимальное значение входной величины, которое может быть воспринято преобразователем без его повреждения. Погрешностью преобразователя называется отклонение его реальной характеристики от номинальной, полученной при первоначальной градуировке. В зависимости от того явления, которое используется для преобразования неэлектрической величины в электрическую, преобразователи делятся на три группы: электромеханические (контактные, реостатные, тензометрические, электростатические, электромагнитные); тепловые и электрохимические (термоэлектрические, термосопротивления, электрохимические); электронные и ионизационные (электронные, ионные, ионизационные). По виду получаемой на выходе преобразователя выходной величины все типы преобразователей можно разделить на две группы: параметрические и генераторные. Если входная неэлектрическая величина преобразуется в один из параметров электрической цепи (R – сопротивление, L – индуктивность, М – взаимная индуктивность, С – емкость), для измерения которой необходимо применение источника питания, то преобразователь называется параметрическим, если неэлектрическая величина преобразуется в электродвижущую силу (ЭДС), то преобразователь называется генераторным. К параметрическим измерительным преобразователям относятся: резистивные, индуктивные и взаимоиндуктивные, магнитоупругие, емкостные, электролитические, фотоэлектрические преобразователи и терморезисторы. К генераторным измерительным преобразователям можно отнести: индукционные, пьезоэлектрические, термоэлектрические и некоторые разновидности электрохимических преобразователей. К преобразователям как основным элементам приборов для измерения неэлектрических величин предъявляется ряд специфических требований: постоянство во времени функции преобразования (обычно линейной); высокая чувствительность; малая погрешность; высокие динамические свойства (возможность измерения переходных процессов). Измерительные устройства служат для преобразования полученного на выходе преобразователя электрического параметра в удобную для измерения электрическую величину. Они выполняются в виде отдельного самостоятельного конструктивного узла и содержат измерительные цепи, усилители, источники питания, стабилизаторы и другие элементы. Указатель исполняет роль регистрирующего прибора, проградуированного в единицах измерения неэлектрической̆ величины. В качестве указателя используются различные электрические приборы, измеряющие тот или иной электрический параметр, связанный с измеряемой неэлектрической величиной. По способу снятия отсчета указатели делятся на: визуальные, в качестве которых используются магнитно- электрические механизмы, электроннолучевые трубки, автоматические показывающие мосты и потенциометры, а также цифровые приборы; регистраторы, назначение которых состоит в записи измеряемой величины в том или другом виде (самопишущие приборы, светолучевые осциллографы и тому подобное). Основные требования к указателям такие же, как и к приборам для измерения электрических величин. Методы измерения неэлектрических величин Метод непосредственной оценки позволяет получить результат измерения путем последовательного преобразования измеряемой величины в величину, пропорциональную отклонению подвижной части указателя. Метод сравнения характеризуется наличием двух цепочек измерения, в одну из которых включается рабочий преобразователь ПрХ, а в другую – образцовый ПрN. Измерительное устройство, выполненное в виде разностного звена, вырабатывает сигнал ΔЭ, пропорциональный разности между измеряемой величиной x и эталонной величиной N. По сигналу разности ΔЭ отградуирован указатель α. Компенсационный метод заключается в компенсации измеряемой величины х такой же по характеру величиной xk, получаемой с помощью обращенного преобразователя, включенного в цепь обратного преобразования. Момент компенсации x улавливается нуль-индикатором. С помощью регулирующего устройства изменяется величина электрического сигнала Э. Часть этого сигнала отбирается в цепь обратного преобразования для изменения компенсирующей величины xk. По величине сигнала Э, измеряемого отклонением указателя α, судят о значении неэлектрической величины х. Компенсационный метод является наиболее точным из перечисленных методов измерения. 2. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙТВИЯ И OБЛACTЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 2.1. Резистивные преобразователи Резистивные измерительные преобразователи подразделяются на реостатные и тензочувствительные. Реостатным преобразователем называют реостат, движок которого перемещается под воздействием измеряемой неэлектрической величины. Входной величиной реостатного преобразователя является угловое или линейное перемещение движка, к которому должна быть сведена измеряемая величина. Выходной величиной является активное сопротивление, распределенное линейно или по угловому закону движения этого движка.   Погрешность реостатных преобразователей зависит от числа витков W:  т. е. с увеличением числа витков погрешность уменьшается. Число витков выбирают равным W=100÷200 витков. Габариты преобразователя определяются с учетом значения измеряемого перемещения, сопротивления обмотки и мощности, выделяемой в обмотке. 2.2. Индукционные преобразователи Индукционными называются преобразователи, в которых скорость изменения измеряемой механической величины преобразуется в индуктированную ЭДС. Индуктированная ЭДС определяется скоростью изменения магнитного потока Ф, сцепленного с катушкой из W витков:  Следовательно, индукционные преобразователи возможно применять для измерения линейных и угловых перемещений. Существует две группы индукционных преобразователей: с неизменным сопротивлением на пути постоянного магнитного потока. В преобразователях подобного типа ЭДС в катушке наводится благодаря линейным или угловым перемещениям катушки; с сопротивлением на пути постоянного магнитного потока, которое изменяется под действием преобразователей измеряемой величины. |