6 Метод сравнения с мерой
М
етоды
сравнения с мерой
– это методы, при которых производится
сравнение измеряемой величины и величины
воспроизводимой мерой. Различают
следующие методы: нулевой, дифференциальный,
замещения и совпадения.
Нулевой метод – это метод, при котором разность измеряемой величины и известной величины сводится в процессе измерения к нулю, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль индикатором (НИ).
Дифференциальный метод – это метод, при котором разность измеряемой величины и величины воспроизводимой мерой, измеряется прибором. Неизвестная величина определяется по известной величине и измеренной разности. В этом случае уравновешивание производится не полностью. Данный метод может обеспечить высокую точность измерений, если разность между неизвестной величиной и величиной воспроизводимой мерой невелика.
В качестве примера можно привести измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя, схема которого показана на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1.
Метод замещения – это метод, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины известной и величины и по двум показаниям прибора оценивается значение неизвестной величины.
В качестве примера можно привести измерение малого напряжения с помощью высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя, определяя тем самым, неизвестное напряжение.
Метод совпадения – это метод, при котором измеряют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов. Этот метод применяется при измерении частоты вращения вала с помощью мигающей лампы стробоскопа. Наблюдая полученные метки на вращающейся детали в момент вспышки лампы, по частоте вспышек и смещения метки определяют частоту вращения детали.
7 Аналоговые им
Аналоговые измерительные приборы (АИП) – это приборы, показания которых являются непрерывными функциями изменений измеряемых величин.
У L
Х
Рисунок 5.1 - Структурная схема аналоговых измерительных приборов.
Измерительный преобразователь (ИП)- предназначен для преобразования входного сигнала Х в электрическую величину У, непосредственного воздействующего на измерительный механизм ИМ.
В измерительном механизме электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части. У большинства аналоговых приборов перемещение подвижной части состоит в повороте относительно подвижной оси угол .
Отсчетное устройство (ОУ) состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя, которое выражается в делениях или миллиметрах шкалы. Таким образом, чувствительность АИП состоит из чувствительности этих узлов и равна:
;
где S1,S2,S3 - чувствительность узлов АИП (ИП, ИМ, ОУ)
Вращающий момент, поворачивающий подвижную часть в сторону возрастания показаний по часовой стрелке, будем считать положительным.
Измерительный механизм при повороте подвижной части на угол d, совершает работу равную:
.
Механическая работа сил поля dA равна изменению энергии магнитного или электрического поля dWэм.
.
Отсюда вращающий момент Мвр измерительного механизма будет равен:
.
Вращающий момент будет поворачивать подвижную часть измерительного механизма до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом Мпр. Момент противодействия направлен навстречу вращающему моменту и зависит от угла поворота .
По способу создания противодействующего момента различают приборы с механическим противодействующим моментом и приборы с электрическим противодействующим моментом (логометры).
В первой группе приборов момент противодействия Мпр создается с помощью упругих элементов: спиральных пружин, растяжек и подвесов, которые при повороте подвижной части закручиваются. При этом противодействующий момент Мпр будет равен:
;
где W – удельный противодействующий момент;
- угол поворота рамки
В логометрах противодействующий момент создается тем же способом, что и вращающий момент.
В зависимости от физических явлений, положенных в основу создания вращающего момента, аналоговые измерительные приборы делятся на следующие системы:
- магнитоэлектрические;
- электромагнитные ;
- электродинамические;
- ферродинамические;
- электростатические;
- индукционные.