evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Выпрямленное напряжение на конденсаторе С~ пропорционально перемещению магнита, а его полярность зависит от направления перемещения. Это напрюхенне усиливается усилителем постоянного тока, построенного иа интегральном усилителе ГТ~ н транзисторе г'Тю и преобразуется в ток, который через линию дистанционной передачи поступает в сопротивление нагрузки Вя.
Ток тес, пропорциональный току нагрузкиуя, поступает в обмотку обратной связи, размещенную на магнитопроводе магнитомодуляцнонного преобразователя. Созданный зтим током магнитный поток компенсирует изменение магнитного потока, вызванное перемещением постоянного магнита, т. е. обеспечивает действие обратной связи. Благодаря зтой связи уменьшается погрешность, вызванная нестабильностью усилителя, гистерезисом магнитомодуляционного преобразователя и другими причинами. 202 СопРотивление нагРУзки Ая вместе с сопРотивлением линии свЯ- зн для преобразователей с диапазоном изменения тока 1 = 0 + 5 мА х не должно превышать 2,5 кОм, а для преобразователей с 1„= О+ 20 мА не должно превышать 1 кОм.
Магнитомодуляционные преобразователи используются для пестро. ения датчиков давления и разности давлений, аналогичных датчикам с злектросиловым преобразователем. Основная приведенная погрешность не превьппает 0,6; 1,0 или 2,5 %. а.э. измеРение неэлектРических Величин 4.3.2. Измерение основных механических величин Измерение перемещений. Для измерения линейных или угловых перемещений могут использоваться рассмотренные вьппе реостатные, индуктивные, трансформаторные и емкостные преобразователи. Схема индуктивного прибора для измерения линейных перемещений показана на рис. 4.62.
Перемещение стержня 1 передается стальному рычагу 2, шарниром которого служит плоская пружина 3. Рычаг является якорем дифференциального индуктивного преобразователя 4. Для измерения перемещений корпус датчика закрепляется неподвижно, а стержень 1 приводится в соприкосновение с перемешахапейся деталью 5.
Стержень 1 оканчивается сферической поверхностью высокой твердости (закаленный шарик) 6. Этот шарик обеспечивает стабильный контакт стержня с деталью. Чтобы контакт не нарушался, стержень прижимается к детали пружиной 7. Винт 8 служит для регулирования сиюя прижатия Р. Прн измерении постоянных и медленно изменяющихся перемещений сила должна быть достаточной лля преодоления трении. Рис. 4.б2 203 При измерении быстрых перемещений сила должна быть увеличена. Для того чтобы контакт стержня с деталью не нарупюлся, сила должна быть такой, чтобы ускорение стержня 1, вызываемое силой пружины, было больше возможного ускорения ад детали, перемещение которой измеряется: г7т > ал„ НПЬ ) где и — масса подвижной части датчика, приведенная к стержню 1.
При присоединении подвижной части датчика к движущейся детали возрастает движущаяся масса н, кроме того, на движущуюся деталь начинает действовать дополнительная сила пружины 7. Эти факторы могут изменить движение детали и тем самым вызвать погрешность. Для уменьшения влияния датчика на характер движения стержень 1 жестко или шарнирно прикрепляется к рычагу 2 и детали 5, а пружина 7 исключается. При таком измерении нужна тщательная установка датчика, поскольку малейшие перекосы и несоответствие направления движения детали 5 номинальному направлению движения стержня 1 может привести к большой погрешности и даже поломке датчика. При плохой установке воздействие датчика на характер измеряемого движения возрастаег. Дальнейшее уменьшение влияния на характер движения детали можно получить, если сделать движущуюся деталь частью преобразователя. Например, если деталь стальная, то ее можно использовать в качестве якоря индуктивного преобразователя.
Однако при зтом может быть сильно затруднена градуировка и поверка прибора. Из рассмотренных вьппе преобразователей наименьшее влияние на характер движения детали оказывает емкостный преобразователь. Датчики, подобные показанному парис. 4 б2, используются для контроля размеров в машиностроении. Известно, что реальные размеры деталей отличаются от номинальных заданных. Отличие реальных размеров от номинальных и измеряется описываемыми приборами. На рис. 4.63 приведен пример одного из таких приборов. Датчик 1 смонтирован на стойке 2 и при наладке прибора может по ней перемешаться. Он устанавливается на такой высоте, чтобы нулевой отсчет прибора соответствовал номинальному размеру детали 3.
Диапазон измерения таких микрометров обычно не превышает 1 мм. Измерение толщины. Для измерения толщины деталей, имеющих небольшие габариты, могут применяпся микрометры, схематически показанные на рис. 4.бЗ. При больших габаритах деталей используются другие методы и приборы, причем часто входной величиной является некоторая физическая величина, функционально связанная с толшиной. Эта функция определяется не только толщиной, но и свойствами материала, из которого изготовлена летать.
Для измерения толщины немагиитных покрьпий на ферромагнитном материале могут использоваться индуктивные или трансформатор- 204 ные преобразователи. Они состоят из катушек, расположенных иа разомкнутых П- илн Ш-образных фер. ромагнитных сердечнгпсах. Полюса сердечника прижимаются к покрытию, толщина которого измеряется. Изменение толщины приводит к изменению магнитного сопротивления преобразователя и его нндуктивно. стн нли взаимощатуктивности.
Прибор ттьча МТ-ЗОН, реализующий этот принцип измерения, имеет диапазон измерения толщины покрытия О— 1000 мкм, его основная погрешность не превышает +5%. Рис. 4.бУ Аналогичным методом можно из- мерять и толщину стального листа. При этом полюса сердечников должны накладываться на лист по возможности без зазоров. Для уменьшения погрешности применшат дифференциальные схемы, как показано на рис.
4.б4. Полюса одного трансформаторного преобразователя прижимают к стальному листу, толщяна которого б измеряется„полюса другого — к образцовому, ючеющему номинальную толщину бс. При таком включении измеряется отклонение толщины листа от номинального размера. Для измерения толщины диэлектрической ленты может быть использован емкостпый датчик, схематически показанный'на рис. б.б5. Он представляет собой плоский конденсатор, между неподвижными обкладками 1 которого с помощью роликов 2 протягивается диэлектрическая, например резиновая, лента 3.
Преобразователь эквивалентен двум последовательно включенным конденсаторам. У одного из ннх Сд, пространство между обкладками заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемосп ю е„ес, расстояние между ними равно толщине ленты бд. Другой конденсатор Си — воздушный, и рас- Рис. 4.б4 205 Рис. 4 45 стояние между его обкладками равно 6 — Бд., 6 — расстояние между обкладками преобразователя. Емкость преобразователя С = С С /(С + С ) = е е й Ре — 8 (е,.
— 1)1, (4.1б~) где Д вЂ” площадь обкладок. Входной величиной преобразователя служит произведение 6„(е„— — 1). Из этого следует, что прибор может быль проградунрован в единицах толщины только тогда, когда диэлектрическая проницаемость материала постоянна. Диэлектрическая проницаемосп может изменяться, например, при изменении влажности гигроскопических матеРиалов, посколькУ ДиэлекгРическаа пРониЦаемость волы ен б = 81 н,о значительно больше, чем у обычных диэлектриков. Погрешносп возникает также вследствие увеличения дизлектрическн:с потерь с увеличением влажности.
Для измерения толщины листового материала могуг использоваться ионнзацнонные датчики. При этом источник излучения и ионизационный преобразователь ставят по разные стороны листа. С изменением толщины меняется интенсивность прошедшего через него излучения и показания прибора. При прохождении 7-излучения или Р.частиц через вещество толщиной х интенсивность уменьшаегся но зкспонснцнальному закону 1= 1ое д", (4.1бб) где Хе — интенсивность,при отсутствии вещесгва, ослабляющего излучение; д — линейный коэффициент ослабления. Экспериментально установлено, что линейный коэффициент ослабления пропорционален плотности вещества р: (4.187) д=д Р* где дм — коэффициент ослабления ло массе.
20б Используя (4.167), получим У= 1ее (4.168) Ослабление излучения определяется плотностью вещества и ие зависит от рода вещества и его состояния. Из (4.168) следует, что входной величиной ионизационных толщиномеров является произведение рх. Градуировка прибора, предназначенного для измерения толщины одного материала, может быть пересчитана для измерения толщины другого. Массовый коэффициент ослабления дм зависит от вида излучения и его энергии.
Высокой проницаемостью обладает 7-излучение, применяемое для измерения толщины листов тяжелых металлов и листов большойтолщины. Проникающая способность В-частиц мепьще. Они используются для измерения тонких листов легких металлов, например алюминия, а также таких материалов, как бумага, текстиль, кожа. Приборы, использующие В частицы, могут црименяться для измерения толщины в пределах рх = 1,3 г/смэ, толщина алюмицщ при этом 4з мм. Измерение уровня жидкости. Измерение уровня жидкости в резервуаре обычно требуется для определения ее количества. Приборы для его измерения можно разделить на две группы: уровнемеры с поплавком постоянного погружения и уровнемеры, основанные на использовании физических свойств жидкости.
Показания приборов первой группы мало зависят от вида и свойств жнцкости. Датчики уровнемеров первой группы имеют поплавок, плавающий наповерхности жидкости, и преобразователь его вертикального перемещения в электрическую величину. На рис. 4.66 показана упрощенная схема уровнемера с реостатным преобразователем. Изменение уровня жидкости с помощью поплавка 1 и рычага 2 преобразуется в изменение положения движка реостатного преобразователя 3.
Это изменяет токи У, и )з в обмотках логометрического измерительного механизма 4. Последний градуируется в единицах уровня или количества лащкости. Если поплавок имеет постоянное сечение Д, то сила, выталкивающая его из жидкости, Рис. 4.66 207 а! Рая 4.бт где у — плотность жидкости; х — глубина погружения поплавка. Сила г' уравновешивается весом С подвижной части датчика, приведенным к поплавку. Глубина погружения при этом Изменение плотности жидкости изменяет глубину погружения и создает абсолютную погрешность измерения уровня (4.171) ~1х = (~ (~7) 1зт = — (6(г~т 'у~т. Эта погрешность систематическая и может быль скорректирована введением поправки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
