книга в верде после распозна (1024283), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

ные преобразователи. Они состоят из катушек, расположенных на ра­зомкнутых П- или Ш-образных фер­ромагнитных сердечниках. Полюса сердечника прижимаются к покры­тию, толщина которого измеряется. Изменение толщины приводит к из­менению магнитного сопротивления преобразователя и его индуктивно­сти или взаимошщуктивности. При­бор типа МТ-ЗОН, реализующий этот принцип измерения, имеет диапазон измерения толщины покрытия О— 1000 мкм, его основная погрешность не превышает ±5%.

Аналогичным методом можно из­мерять и толщину стального листа. При этом полюса сердечников должны накладываться на лист по воз­можности без зазоров. Для уменьшения погрешности применяют диф­ференциальные схемы, как показано на рис. 4.64. Полюса одного тран­сформаторного преобразователя прижимают к стальному листу, тол­щина которого б измеряется, полюса другого — к образцовому, имею­щему номинальную толщину б0. При таком включении измеряется отклонение толщины листа от номинального размера.

Для измерения толщины диэлектрической ленты может быть ис­пользован емкостный датчик, схематически показанный на рис. 4.65. 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 них Сд, пространство между обкладками заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью еге0, расстояние между ними рав­но толщине ленты бд. Другой конденсатор Св — воздушный, и рас-

Рис. 4.64

0

Рис. 4 65

стояние между его обкладками равно 5 — 5Д; 5 — расстояние между обкладками преобразователя. Емкость преобразователя

С = W(CB + Сд) = er e0Q/ [fie, -5д(е, -1)1, (4.165)

где Q — площадь обкладок.

Входной величиной преобразователя служит произведение Sfl(er — — 1). Из этого следует, что прибор может быть проградуирован в еди­ницах толщины только тогда, когда диэлектрическая проницаемость материала постоянна. Диэлектрическая проницаемость может изме­няться, например, при изменении влажности гигроскопических мате­риалов, поскольку диэлектрическая проницаемость воды eH2Q =81 значительно больше,чем у обычных диэлектриков.

Погрешность возникает также вследствие увеличения дизлектри ческих потерь с увеличением влажности.

Для измерения толщины листового материала могут использовать­ся ионизационные 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 (5 -частиц через вещество толщи­ной х интенсивность уменьшается по экспоненциальному закону

/ = J0e -Vх, (4.166)

где /0 — интенсивность ,при отсутствии вещества, ослабляющего излу­чение; ц — линейный коэффициент ослабления.

Экспериментально установлено, что линейный коэффициент ослаб­ления пропорционален плотности вещества р:

Р = РМР, (4-167)

где р.м — коэффициент ослабления по массе. 206

Используя (4.167), получим

/ = J0e ЦмРХ- (4.168)

Ослабление излучения определяется плотностью вещества и не 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 у -излучение, при­меняемое для измерения толщины листов тяжелых металлов и листов большой толщины. Проникающая способность 0-частиц меньше. Они используются для измерения тонких листов легких металлов, напри­мер алюминия, а также таких материалов, как бумага, текстиль, ко­жа. Приборы, использующие 0-частицы, могут применяться для изме­рения толщины в пределах рх = 1,3 г/см2, толщина алюминия при этом 4,5 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 жидкости.

Датчики уровнемеров первой группы имеют поплавок, плавающий на поверхности 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 Ii и 12 в обмотках логометрического измерительного механиз­ма 4. Последний градуируется в единицах уровня или количества жид­кости. Если поплавок имеет постоянное сечение Q, то сила, выталки­вающая его из жидкости,

Рис. 4.66

0

Рис. 4.67

JXQ,

(4.169)

где у — плотность жидкости; х — глубина погружения поплавка.

Сила F уравновешивается весом G подвижной части датчика, при­веденным к поплавку. Глубина погружения при этом

х = G/yQ.

(4.170)

Изменение плотности жидкости изменяет глубину погружения и создает абсолютную погрешность измерения уровня

Ах = (dx/dy)Ay = -(G/Qy2)Ay.

(4.171)

Эта погрешность систематическая и может быть скорректирована введением поправки. Погрешность может быть уменьшена путем умень­шения веса поплавка G и увеличения его сечения Q.

Вторая группа уровнемеров более разнообразна по принципу дейст­вия. Широко применяются приборы с поплавком переменного погру­жения (буйковые уровнемеры)- Входной величиной такого уровнеме­ра является изменение веса жидкости, вытесненной поплавком (вытал­кивающая сила). Приборы ГСП этого типа описаны в § 4.2.14.

Так же широко используются емкостные уровнемеры. Преобра­зователем в таком уровнемере служат два параллельных электрода, погруженных в резервуар, в котором измеряют уровень жидкости. На рис. 4.67,я показана схема уровнемера с цилиндрическими электро­дами. Емкость преобразователя эквивалентна параллельному соеди­нению двух цилиндрических конденсаторов, один из которых запол­нен жидкостью с относительной диэлектрической проницаемостью ег и имеет высоту h, другой имеет высоту Н — h и свободен от жид­кости. Емкость преобразователя

С = C0(erh + Н - й) = С0[Н + h (е, - 1)],

(4.172)

0

где С0 — емкость единицы длины преобразователя без жидкости; Я — высота электродов; h — высота уровня жидкости в преобразовате­ле. Входной величиной емкостного уровнемера является произведе­ние h (ег — 1).

Емкостный уровнемер типа РУС предназначен для измерения уровня диэлектрических и электропроводных жидкостей. Его датчик преобра­зует измеряемый уровень жидкости в унифицированный выходной сиг­нал постоянного тока. Для работы с электропроводными жидкостя­ми используютйя электроды, выполненные в виде проводов с фторо­пластовой изоляцией, для измерения уровня неэлектропроводных — неизолированные электроды, выполненные в виде коаксиальных труб, гибких тросиков, стальных лент. Диапазоны измерения лежат в преде­лах от 0—0,4 до 0—20 м. Классы точности — 0,5; 1,0; 1,5; 2,5.

Для измерения уровня агрессивных жидкостей, а также если жид­кость находится при высокой температуре или давлении, могут ис­пользоваться радиоактивные уровнемеры. В качестве примера на рис. 4.67,6 приведена схема уровнемера ИУ-3. Уровнемер имеет источ­ник у -излучения в виде проволоки 2, содержащей радиоактивный изо­топ кобальт-60, и ионизационный преобразователь 1 (счетчик Гейгера-Мюллера), расположенные по разные стороны резервуара. Работа при­бора основана на изменении поглощения 7-излучения при изменении уровня жидкости. С повышением уровня, когда жидкость входит в пространство между источником 2 и счетчиком 1, излучение, попадающее на счетчик, уменьшается. Для. расширения диапазона измерения могут быть использованы несколько счетчиков, расположенных на высоте резервуара. Входной величиной данного уровнемера является произве­дение плотности жидкости на длину пути частицы от источника до пре­образователя.

Уровнемеры второй группы могут применяться для измерения уров­ня самых разнообразных жидкостей. Однако при изменении жидкости уровнемер должен быть переградуирован, поскольку градуировка за­висит от ее свойств.

Измерение силы. Для непосредственного измерения сипы могут применяться магнитоупругие и пьезоэлектрические датчики. Прин­цип действия и свойства этих датчиков рассмотрены выше. В каче­стве датчиков силы эти преобразователи имеют ряд особенностей, ог­раничивающих их применение.

В магнитоупругих датчиках имеет место преобразование силы в ме­ханическое напряжение и механического напряжения в изменение маг­нитной проницаемости. Для большего изменения последней нужно со­здать в магнитопроводе значительные механические напряжения по все­му сечению магнитопровода. Это возможно при измерении больших ве­личин, сил. Диапазон измерения магнитоупругих динамометров обыч­но составляет 10s — 106 Н и более, хотя имеются приборы и с меньшим диапазоном измерения (4- 102 Н). Другой особенностью является не­высокая точность этих приборов.

Применение пьезоэлектрических динамометров ограничивается из­мерением динамических сил. Постоянные и медленно изменяющиеся силы этими приборами измеряться не могут. Недостатком пьезоэлект­рических динамометров является трудность их градуировки в стати­ческих условиях.

Н иболын е применение нашли динамометры с промежуточным преобразованием силы в перемещение. В качестве такого преобразо­вателя служит пружина. Ее деформация х пропорциональна прило­женной силе F:

х = F/C, (4.173)

где С — жесткость пружины.

Перемещение преобразуется в электрическую величину с помощью реостатного, индуктивного или другого преобразователя перемещения. В качестве примера на рис. 4.68 представлен дифференциально-транс­форматорный датчик динамометра. Он имеет кольцевую динамометри­ческую пружину 1, к которой посредством шарнирных соединений 2, 3 прикладывается растягивающая сила. Внутри пружины на нижней ее части смонтированы два магнитопровода 4, 5 дифференциально-трансформаторного преобразователя; якорь преобразователя 6 сое­динен с верхней частью пружины. При действии растягивающей силы якорь перемещается между полюсами магнитопроводов. Его перемеще­ние преобразуется в электрическое напряжение.

В измерительной практике находят применение также динамомет­ры с промежуточным преобразованием силы в деформацию материа­ла. Сила воздействует на упругий элемент, создает в нем механические напряжения и деформирует его. Преобразование деформации материа­ла в электрическую величину производится тензорезистором. В по­следнее время в датчиках силы для весоизмерительной техники широ­ко используются параллелограммные упругие элементы (рис. 4.69). При действии силы F в ослабленных сечениях А—А и В—В появля­ются упругие деформации: в сечении А—А — деформация растяжения, в сечении /?—Z?4 — сжатия. Деформация упругого элемента с помощью тензорезисторов преобразуется в электрический сигнал. Тензорезисто­ры R\ — R4 включаются в мостовую цепь. Применение четырех накле­енных на один упругий чувствительный элемент тензорезисторов уве­личивает чувствительность моста и уменьшает температурную погреш­ность прибора. Достоинством параллелограммного упругого элемен­та является его хорошая защищенность от поперечных сил, внецент-ренного приложения силы, изгибающих и вращающих моментов.

Силоизмерительные тензорезисторные датчики ГСП должны удов­летворять требованиям ГОСТ 15077-78.

На использовании тензорезисторов основан принцип действия уст­ройства типа 1ЭДВУ9, которое предназначено для автоматического

0

Характеристики

Список файлов книги