- •Тема 5. Аналоговые измерительные приборы
- •5.1 Электромеханические измерительные приборы
- •5.1.1 Основные положения
- •5.1.2 Магнитоэлектрические приборы
- •Амперметры
- •Логометры
- •5.1.3 Электродинамические приборы
- •5.1.5 Электростатические приборы
- •5.1.6 Электромагнитные приборы
- •5.2 Аналоговые электронные приборы
Тема 5. Аналоговые измерительные приборы
5.1 Электромеханические измерительные приборы
5.1.1 Основные положения
Аналоговымиизмерительными приборами называются приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. Аналоговые электромеханические приборы строятся по структурной схеме, представленной на (рис.5.1). Они состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства.
Рисунок 5.1 – Структурная схема аналогового
электромеханического прибора
Измерительная цепь (ИЦ) содержит резисторы и другие элементы, необходимые для требуемого преобразования измеряемой величины.
Измерительный механизм(ИМ) состоит из подвижной и неподвижной частей. В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в энергию движения подвижной части механизма различают магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические и индукционные приборы.
Отсчетное устройство(ОУ) состоит из указателя (стрелочного или светового), связанного с подвижной частью прибора, и неподвижной шкалы, представляющей собой совокупность отметок, нанесенных на лицевой стороне (циферблате) прибора. Расстояние между двумя соседними отметками называется длиной деления или простоделением шкалы.
Цена деления, называемая также постоянной прибора, соответствует изменению измеряемой величины, вызывающему перемещение указателя на одно деление.
Уравнение (5.1) называется уравнением преобразованиямеханизма прибора, оно связывает показания прибора со значением измеряемой величину, и характеризует свойства измерительного прибора в целом.
α = Мвр/W = φ(х,λ)/W, (5.1)
где α – угол поворота подвижной части; W – электрокинетическая сила; λ - величина, зависящая от параметров измерительного механизма.
5.1.2 Магнитоэлектрические приборы
В приборах магнитоэлектрической системы используется взаимодействие поля постоянного магнитас катушкой (рамкой), по которой протекает ток. Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным магнитом, либо с подвижной катушкой. На (рис.5.2) показана конструкция прибора с подвижной катушкой.
Рисунок 5.2 – Измерительный механизм МЭ прибора
Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается сильное равномерное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная катушка (рамка) 4, намотанная медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе.
Уравнение преобразования можно получить, если подставить в формулу (5.1) выражение для вращающего момента Мвр, действующего на подвижную часть магнитоэлектрического механизма
α = (BwS/W)I = SI ∙ I, (5.2)
где B – магнитная индукция в воздушном зазоре; w – число витков рамки; S – ее площадь; I – ток, протекающий по рамке.
Коэффициент пропорциональности SI= BwS/W называетсячувствительностьюмагнитоэлектрического механизма к току.
Из группы аналоговых приборов магнитоэлектрические приборы относятся к числу наиболее чувствительных и точных. Изменения температуры окружающей среды и внешние магнитные поля мало влияют на их работу. Для измерений в цепях переменного тока требуется предварительное преобразование переменного тока в постоянный.