Nem elektromos mennyiségek elektromos mérése
Különböző nem elektromos mennyiségek (elmozdulások, erők, hőmérsékletek stb.) elektromos módszerekkel történő mérése olyan eszközök, műszerek segítségével történik, amelyek nem elektromos mennyiségeket alakítanak át elektromosan függő mennyiségekké, amelyeket elektromos mérőműszerekkel mérnek a mért nem elektromos mennyiségek egységeiben kalibrált mérlegek.
Nem elektromos mennyiségek átalakítói elektromos vagy bármely elektromos vagy mágneses paraméter (ellenállás, induktivitás, kapacitás, mágneses permeabilitás stb.) változása alapján a mért mennyiség hatására paraméteresre osztott érzékelők, valamint egy generátor, amelyben a mért nem elektromos mennyiséget alakítunk át e. stb. (indukciós, termoelektromos, fotoelektromos, piezoelektromos és mások). A paraméteres átalakítók külső áramforrást igényelnek, és maguk a generátoregységek is áramforrások.
Ugyanaz a jelátalakító használható különböző nem elektromos mennyiségek mérésére fordítva, tetszőleges nem elektromos mennyiségek mérése elvégezhető különböző típusú jelátalakítókkal.
A nem elektromos mennyiségek mérésére szolgáló berendezések az átalakítókon és az elektromos mérőeszközökön kívül köztes csatlakozásokkal is rendelkeznek - stabilizátorok, egyenirányítók, erősítők, mérőhidak stb.
A lineáris elmozdulások méréséhez használjon induktív átalakítókat - elektromágneses eszközöket, amelyekben az elektromos és mágneses áramkör paraméterei megváltoznak a mozgó részhez csatlakoztatott ferromágneses mágneses áramkör vagy armatúra mozgatásakor.
A jelentős elmozdulások elektromos értékké alakításához mozgatható ferromágneses transzlációsan mozgó varázsvezetővel ellátott átalakítót használnak (1. ábra, a). Mivel a mágneses áramkör helyzete határozza meg az átalakító induktivitását (1. ábra, b) és ezáltal annak impedanciáját, akkor az elektromos energiaforrás stabilizált feszültségével, állandó frekvenciájú váltakozó feszültséggel, amely táplálja az áramkört. konverter, az áramerősség szerint lehetséges a mágneses áramkörhöz mechanikusan csatlakoztatott alkatrész mozgása becsülhető... A műszer skálája a megfelelő mértékegységekkel van beosztva, például milliméterben (mm).
Rizs. 1. Induktív átalakító mozgatható ferromágneses mágneses áramkörrel: a — a készülék diagramja, b — az átalakító induktivitásának a mágneses áramkörének helyzetétől való függésének grafikonja.
A kis elmozdulások elektromos mérésre alkalmas értékké alakításához változó légrésű jelátalakítókat használnak tekercses patkó formájában és egy armatúrával (2. ábra, a), amely szilárdan csatlakozik a mozgó részhez. Az armatúra minden egyes mozgása az áramerősség / a tekercs változásához vezet (2. ábra, b), ami lehetővé teszi az elektromos mérőeszköz skálájának mérési egységekben, például mikrométerben (μm) történő kalibrálását, állandó váltakozó feszültségen, stabil frekvencián.
Rizs. 2. Változtatható légrésű induktív átalakító: a — a készülék diagramja, b — az átalakító tekercsének áramának a mágneses rendszer légrésétől való függésének grafikonja.
Differenciál induktív konverterek két azonos mágneses rendszerrel és egy közös armatúrával, szimmetrikusan elhelyezve a két mágneses körre azonos hosszúságú légrésszel (3. ábra), amelyekben az armatúra középső helyzetéből történő lineáris mozgása mindkét légrést megváltoztatja. ugyanúgy, de különféle előjelekkel, amelyek felborítják az előre kiegyensúlyozott négytekercses váltakozó áramú híd egyensúlyát. Ez lehetővé teszi az armatúra mozgásának becslését a híd mérőátlójának árama szerint, ha állandó frekvenciájú stabilizált váltakozó feszültség mellett kap áramot.
Rizs. 3. A differenciál induktív átalakító berendezésének vázlata.
Különböző szerkezetek alkatrészeiben és összeállításaiban fellépő mechanikai erők, feszültségek és rugalmas alakváltozások mérésére használható huzal-feszültség-átalakítók, amelyek deformálódása során a vizsgált részekkel együtt megváltoztatják elektromos ellenállásukat.A nyúlásmérő ellenállása jellemzően több száz ohm, ellenállásának relatív változása tized százalék, és az alakváltozástól függ, ami a rugalmassági határokban egyenesen arányos a fellépő erőkkel és az ebből eredő mechanikai feszültségekkel.
A nyúlásmérők 0,02-0,04 mm átmérőjű nagy ellenállású cikk-cakk huzalból (konstantán, nikróm, manganin) vagy speciálisan megmunkált, 0,1-0,15 mm vastagságú rézfóliából készülnek, amelyek tömítéssel vannak ellátva. bakelit lakk két vékony papírréteg közé, és hőkezelésnek vetjük alá (4. ábra, a).
Rizs. 4. Tenométer: a — a készülék diagramja: 1 — deformálható rész, 2 — vékony papír, 3 — huzal, 4 — ragasztó, 5 — kivezetések, b — áramkör a kiegyensúlyozatlan ellenállás hídnak a karhoz való csatlakoztatására.
A legyártott nyúlásmérőt egy jól megtisztított deformálható részre ragasztják nagyon vékony réteg szigetelő ragasztóval úgy, hogy az alkatrész várható deformációjának iránya egybeessen a huzalhurkok hosszú oldalainak irányával. A test deformációja során a ragasztott nyúlásmérő ugyanazt az alakváltozást érzékeli, amely az érzékelőhuzal méretének változása miatt megváltoztatja elektromos ellenállását, valamint anyagának szerkezetét, ami befolyásolja a huzal fajlagos ellenállását.
Mivel a nyúlásmérő ellenállásának relatív változása egyenesen arányos a vizsgált test lineáris alakváltozásával, és ennek megfelelően a belső rugalmas erők mechanikai feszültségeivel, ezért a galvanométer mérési átlóján leolvasott értékekkel. A mért mechanikai mennyiségek értékét az előre kiegyensúlyozott ellenálláshíd, melynek egyik karja a nyúlásmérő, képes megbecsülni (4. ábra, b).
Az ellenállások kiegyensúlyozatlan hídjának alkalmazása megköveteli az áramforrás feszültségének stabilizálását vagy olyan magnetoelektromos arány alkalmazását elektromos mérőeszközként, amelynek leolvasásán a feszültség a skálán feltüntetett névleges feszültség ± 20%-án belül változik. a készüléknek nincs jelentős hatása.
Különféle közegek hőmérsékletének mérésére használjunk hőérzékeny és termoelektromos jelátalakítókat... A hőérzékeny átalakítók közé tartoznak a fém és félvezető termisztorok, amelyek ellenállása nagymértékben függ a hőmérséklettől (5. ábra, a).
A legelterjedtebbek a platina termisztorok a -260 és +1100 ° C közötti hőmérséklet mérésére és a réz termisztorok a -200 és +200 ° C közötti hőmérséklet tartományra, valamint a negatív elektromos ellenállási együtthatójú félvezető termisztorok - termisztorok. A fém termisztorokhoz képest nagy érzékenységgel és kis mérettel jellemezhető, -60 és +120 °C közötti hőmérséklet mérésére.
A hőmérséklet-érzékeny jelátalakítók sérüléstől való megóvása érdekében egy vékony falú acélcsőbe helyezik őket, tömített fenekével és egy eszközzel, amely vezetékeket csatlakoztat a kiegyensúlyozatlan ellenálláshíd vezetékeihez (5. ábra, b), amely lehetővé teszi a mért hőmérséklet becslésére a mérőátló árama mentén A mérőként használt magnetoelektromos arány skálája Celsius fokban (°C) van beosztva.
Rizs. 5. Termisztorok: a — a fémek relatív ellenállása változásának a hőmérséklettől való függésének grafikonjai, b — a termisztorok egy kiegyensúlyozatlan ellenálláshíd karjához való csatlakoztatására szolgáló áramkör.
Termoelektromos hőmérséklet-átalakítók — hőelemek, kis áram előállítása stb. c) két különböző fém keverékének hevítésének hatására műanyag, fém vagy porcelán védőburkolatba helyezik a mért hőmérsékletek tartományában (6. ábra, a, b).
Rizs. 6. Hőelemek: a — d függésének grafikonjai stb. o.hőelemek hőmérsékletéhez: TEP-platina-ródium-platina, TXA-chromel-alumel, THK-chromel-copel, b-szerelési diagram hőelemes hőmérséklet méréshez.
A hőelem szabad végeit homogén vezetékek kötik össze egy magnetoelektromos millivoltméterrel, amelynek skálája Celsius fokban van beosztva. A legszélesebb körben használt hőelemek a következők: platina-ródium - platina 1300 °C-ig és rövid ideig 1600 °C-ig terjedő hőmérséklet mérésére, króm-alumel a jelzett rezsimeknek megfelelő hőmérsékletekhez - 1000 °C és 1300 °C és chromel-bastard, hosszú távú hőmérséklet mérésére 600 ° C-ig és rövid távú - 800 ° C-ig.
Különböző nem elektromos mennyiségek mérésére szolgáló elektromos módszerek A gyakorlatban széles körben elterjedtek, mivel nagy mérési pontosságot biztosítanak, a mért értékek széles skálájában különböznek egymástól, lehetővé teszik a méréseket és azok regisztrálását a vezérelt tárgy helyétől jelentős távolságra, és lehetőséget ad a nehezen hozzáférhető helyeken történő mérések elvégzésére is.