Elektriniai neelektrinių dydžių matavimai
Įvairių neelektrinių dydžių (poslinkių, jėgų, temperatūrų ir kt.) matavimas elektros metodais atliekamas naudojant prietaisus ir prietaisus, kurie neelektrinius dydžius paverčia nuo elektros priklausomų dydžių, kurie matuojami elektriniais matavimo prietaisais su svarstyklės, sukalibruotos išmatuotų neelektrinių dydžių vienetais.
Neelektrinių dydžių keitikliai į elektrinius arba jutiklius, suskirstytus į parametrinius pagal bet kurio elektrinio ar magnetinio parametro (varža, induktyvumo, talpos, magnetinio pralaidumo ir kt.) pasikeitimą, veikiant išmatuotam kiekiui, ir generatorius, kuriame išmatuotas neelektrinis dydis paverčiamas e. ir tt (indukcija, termoelektrinė, fotoelektrinė, pjezoelektrinė ir kt.). Parametriniams keitikliams reikalingas išorinis elektros energijos šaltinis, o patys generatorių blokai yra maitinimo šaltiniai.
Tas pats keitiklis gali būti naudojamas skirtingiems neelektriniams dydžiams matuoti, atvirkščiai, bet kokie neelektriniai dydžiai gali būti matuojami naudojant skirtingų tipų keitiklius.
Be keitiklių ir elektros matavimo prietaisų, neelektrinių dydžių matavimo įrenginiai turi tarpines jungtis — stabilizatorius, lygintuvus, stiprintuvus, matavimo tiltelius ir kt.
Tiesiniams poslinkiams matuoti naudojami indukciniai keitikliai — elektromagnetiniai įtaisai, kurių elektros ir magnetinės grandinės parametrai keičiasi judant feromagnetinei magnetinei grandinei arba prie judančios dalies prijungtai armatūrai.
Norint paversti reikšmingus poslinkius į elektrinę vertę, naudojamas keitiklis su judančiu feromagnetiniu transliaciniu būdu judančiu magi-laidininku (1 pav., a). Kadangi magnetinės grandinės padėtis lemia keitiklio induktyvumą (1 pav., b), taigi ir jo varžą, tada esant stabilizuotai elektros energijos šaltinio įtampai su pastovaus dažnio kintamąja įtampa, maitinančia grandinės grandinę. keitiklis, pagal srovę galima prie magnetinės grandinės mechaniškai prijungtos detalės judėjimo... Prietaiso skalė sugraduota atitinkamais matavimo vienetais, pavyzdžiui, milimetrais (mm).
Ryžiai. 1. Indukcinis keitiklis su judamąja feromagnetine magnetine grandine: a — įrenginio schema, b — keitiklio induktyvumo priklausomybės nuo jo magnetinės grandinės padėties grafikas.
Norint paversti nedidelius poslinkius į patogią elektrai matuoti vertę, naudojami keitikliai su kintamu oro tarpu pasagos pavidalu su ritė ir armatūra (2 pav., a), kuri yra tvirtai sujungta su judančia dalimi. Kiekvienas armatūros judėjimas lemia srovės / ritės pasikeitimą (2 pav., b), o tai leidžia sukalibruoti elektrinio matavimo prietaiso skalę matavimo vienetais, pavyzdžiui, mikrometrais (μm), esant pastoviai kintamajai įtampai su stabiliu dažniu.
Ryžiai. 2. Indukcinis keitiklis su kintamu oro tarpu: a — įrenginio schema, b — keitiklio ritės srovės priklausomybės nuo oro tarpo magnetinėje sistemoje grafikas.
Diferencialiniai indukciniai keitikliai su dviem identiškomis magnetinėmis sistemomis ir viena bendra armatūra, išdėstyta simetriškai dviem magnetinėms grandinėms su vienodo ilgio oro tarpu (3 pav.), kuriuose tiesinis armatūros judėjimas iš jos vidurinės padėties keičia abu oro tarpus. vienodai, bet su įvairiais ženklais, kurie sutrikdo iš anksto subalansuoto keturių ritių kintamosios srovės tilto pusiausvyrą. Tai leidžia įvertinti armatūros judėjimą pagal tilto matavimo įstrižainės srovę, jei ji gauna galią esant stabilizuotai kintamajai pastovaus dažnio įtampai.
Ryžiai. 3. Diferencialinio indukcinio keitiklio įtaiso schema.
Naudojamas mechaninėms jėgoms, įtempimams ir tampriosioms deformacijoms, atsirandančioms įvairių konstrukcijų dalyse ir mazguose, matuoti vielos - įtempimo keitiklius, kurie deformuodami kartu su tiriamomis dalimis keičia savo elektrinę varžą.Paprastai deformacijos matuoklio varža yra keli šimtai omų, o santykinis jo varžos pokytis yra dešimtoji procento ir priklauso nuo deformacijos, kuri tamprumo ribose yra tiesiogiai proporcinga veikiančioms jėgoms ir atsirandantiems mechaniniams įtempiams.
Įtempimo matuokliai gaminami iš didelio atsparumo zigzago vielos (konstantanas, nichromas, manganinas), kurios skersmuo 0,02–0,04 mm, arba iš specialiai apdorotos 0,1–0,15 mm storio varinės folijos, kurios užsandarintos bakelitinis lakas tarp dviejų plonų popieriaus sluoksnių ir termiškai apdorojamas (4 pav., a).
Ryžiai. 4. Tenometras: a — įrenginio schema: 1 — deformuojama dalis, 2 — plonas popierius, 3 — viela, 4 — klijai, 5 — gnybtai, b — grandinė nesubalansuoto rezistoriaus tiltelio prijungimui prie svirties.
Pagamintas deformacinis matuoklis prie gerai išvalytos deformuojamosios dalies priklijuojamas labai plonu izoliacinių klijų sluoksniu taip, kad numatomos detalės deformacijos kryptis sutaptų su vielos kilpų ilgųjų kraštų kryptimi. Kai kėbulas deformuojamas, klijuotasis deformacijos matuoklis suvokia tą pačią deformaciją, dėl kurios pasikeičia jo elektrinė varža, pasikeitus jutiklio laido matmenims, taip pat jo medžiagos struktūrai, o tai turi įtakos specifinei laido varžai.
Kadangi santykinis deformacijos matuoklio atsparumo pokytis yra tiesiogiai proporcingas tiriamo kūno tiesinei deformacijai ir atitinkamai mechaniniams vidinių tamprumo jėgų įtempiams, tada, naudojant galvanometro rodmenis matavimo įstrižainėje iš anksto subalansuotas rezistorių tiltelis, kurio viena iš atšakų yra deformacijos matuoklis, gali įvertinti išmatuotų mechaninių dydžių vertę (4 pav., b).
Norint naudoti nesubalansuotą rezistorių tiltelį, reikia stabilizuoti maitinimo šaltinio įtampą arba naudoti magnetoelektrinį santykį kaip elektrinį matavimo prietaisą, kurio rodmenimis įtampa pasikeičia ± 20% skalėje nurodytos vardinės įtampos. prietaisas neturi reikšmingo poveikio.
Įvairių terpių temperatūrai matuoti naudokite termiškai jautrius ir termoelektrinius keitiklius... Termoelektriniams keitikliams priskiriami metaliniai ir puslaidininkiniai termistoriai, kurių varža labai priklauso nuo temperatūros (5 pav., a).
Labiausiai paplitę yra platininiai termistoriai, skirti matuoti temperatūrą nuo -260 iki +1100 ° C, ir variniai termistoriai temperatūros diapazonui nuo -200 iki +200 ° C, taip pat puslaidininkiniai termistoriai su neigiamu elektrinės varžos koeficientu - termistoriai , pasižymintis dideliu jautrumu ir mažu dydžiu, lyginant su metaliniais termistoriais, skirtas temperatūrai nuo -60 iki +120°C matuoti.
Norint apsaugoti temperatūrai jautrius keitiklius nuo pažeidimų, jie dedami į plonasienį plieninį vamzdelį sandariu dugnu ir įtaisą, skirtą laidams sujungti su nesubalansuoto rezistoriaus tiltelio laidais (5 pav., b), todėl tai įmanoma. įvertinti išmatuotą temperatūrą išilgai matavimo įstrižainės srovės.Magnetoelektrinio santykio skalė, naudojama kaip matuoklis, sugraduota Celsijaus laipsniais (°C).
Ryžiai. 5. Termistoriai: a — metalų santykinės varžos kitimo priklausomybės nuo temperatūros grafikai, b — grandinė termistorių prijungimui prie nesubalansuoto rezistoriaus tiltelio peties.
Termoelektriniai temperatūros keitikliai - termoporos, mažų e. generavimas ir kt. c) kaitinant dviejų skirtingų metalų junginį, jie dedami į apsauginį plastikinį, metalinį ar porcelianinį apvalkalą išmatuotų temperatūrų srityje (6 pav., a, b).
Ryžiai. 6. Termoporos: a — d priklausomybės grafikai ir kt. p., termoporų temperatūrai: TEP-platina-rodis-platina, TXA-chromelis-alumelis, THK-chromelis-kopelis, b-surinkimo diagrama temperatūros matavimui naudojant termoporą.
Laisvieji termoporos galai vienarūšiais laidais sujungti su magnetoelektriniu milivoltmetru, kurio skalė sugraduota Celsijaus laipsniais. Plačiausiai naudojamos termoporos yra: platina-rodis - platina, skirta matuoti iki 1300 ° C ir trumpą laiką iki 1600 ° C, chromelis-alumelis temperatūrai, atitinkančiai nurodytus režimus - 1000 ° C ir 1300 ° C ir chromel-bastard, skirtas ilgalaikiam temperatūros matavimui iki 600 ° C ir trumpalaikiam - iki 800 ° C.
Elektriniai įvairių neelektrinių dydžių matavimo metodai.Jie plačiai naudojami praktikoje,nes užtikrina aukštą matavimo tikslumą,skiriasi plačiu išmatuojamų dydžių diapazonu, leidžia atlikti matavimus ir juos registruoti dideliu atstumu nuo valdomo objekto vietos, Taip pat suteikiama galimybė atlikti matavimus sunkiai pasiekiamose vietose.