- •Пермский государственный технический университет
- •Пермь 2004
- •Метрология. Основные понятия. (гост 16263-70)
- •Виды измерений.
- •Методы измерений.
- •Технические средства измерений.
- •Датчики физических величин.
- •Классификация датчиков.
- •1. Датчики:
- •Датчик, его метрологические характеристики.
- •Требования к датчикам.
- •Принципы развития датчиков.
- •Резистивные датчики.
- •Существует две схемы включения
- •Тензорезисторы.
- •Конструкция проволочного тензорезистора.
- •Тонкая фольга высокоомного сплава наносится
- •Конструкция пленочного тензорезистора.
- •Погрешности.
- •Градуировка тензодатчиков.
- •Схемы включения тензодатчиков.
- •Датчики давления.
- •Индуктивные датчики
- •4. Погрешность индуктивного датчика
- •Трансформаторные датчики.
- •Индукционные измерительные преобразователи.
- •Пьезоэлектрические преобразователи .
- •Магнитоупругие преобразователи (параметрические ).
- •Цифровые измерительные преобразователи. (ацп)
- •Преобразователи угла с электрической редукцией (редуктосины).
- •Частотные датчики.
- •2. Расходомер со сносом метки.
- •2.Ультразвуковой уровнемер.
- •Емкостные датчики
- •Измерение температуры.
- •Датчики расширения.
- •Терморезисторы .
- •Полупроводниковые терморезисторы.
- •Схемы включения
- •Автоматический уравновешивающий мост (мс-01).
- •Термопары.
- •Конструкции промышленных термопар.
- •Скоростная термопара.
- •Характеристики термопар и погрешности.
- •Автоматический компенсатор ( автоматический потенциометр пс – 01).
- •Пирометры.
- •Радиационные пирометры (рапир).
- •Яркостные пирометры.
- •1) Яркостный пирометр с исчезающей нитью(оппир).
- •2) Яркостный пирометр с оптическим клином.
- •Цветовые пирометры.
- •Измерение давления.
- •А) Жидкостные манометры.
- •Б) Манометры с упругими преобразователями.
- •Измерение уровней (жидкости в резервуаре, сыпучих веществ).
- •Поплавковый датчик уровня с постоянным погружением.
- •Поплавковый датчик уровня переменного погружения (буйковый датчик).
- •Гидростатические уровнемеры
- •Электрические уровнемеры
- •Измерение уровня сыпучести
- •Измерение параметров движения
- •Измерение пути
- •Измерение скорости
- •Тахогенератор постоянного тока
- •Асинхронный тахогенератор
- •Синхронный тахогенератор
- •Частотные датчики скорости
- •П ростейший датчик
- •Фотоэлектрический датчик
- •Индукционный бесконтактный датчик дчв-2500
- •Стробоскопический способ измерения скорости
- •Измерение постоянных ускорений
- •Измерение переменных ускорений (вибраций)
- •Измерение механических усилий.
- •Датчик для измерения линейных моментов.
- •Измерение крутящих моментов
- •Бесконтактный оптический датчик:
- •Фазоимпульсный датчик момента
- •Индуктивный торсиометр
- •Измерение угловых и линейных размеров
- •Реостатный датчик
- •Индуктивный датчик
- •4. Линейная схема включения лвт.
- •5. Сельсин
- •Измерение состава и концентрации вещества по электропроводности.
- •1.Кондуктометрический преобразователь для измерения концентрации соли.
- •2.Потенциалометр – прибор для измерения активности (концентрации) водородных ионов.
- •3.Кулонометрический преобразователь для измерения влажности газов.
- •4.Полярографический преобразователь для исследования состава раствора.
- •Литература по курсу
Измерение механических усилий.
Усилия бывают:
сосредоточенные;
рассредоточенные.
Сосредоточенные усилия – линейные и крутящие моменты.
Рассредоточенные усилия – внутренние механические напряжения.
Сосредоточенные усилия можно измерить непосредственно через перемещение (тензометрия).
Датчик для измерения линейных моментов.
F – измеряемая сила действует на рычаг, который перемещается. Перемещение рычага измеряется дифференциальным трансформаторным датчиком. Вместо упругого преобразователя используется магнитная система. Переменный сигнал с выхода ФЧВ выпрямляется и подается в обмотку магнитной системы, которая оказывает усилие Fуравн. на рычаг.
Пусть F – увеличилась, что вызывает перемещение ферромагнитного сердечника датчика. При этом увеличивается переменное напряжение (сигнал) с выхода дифференциального трансформаторного датчика, которое выпрямляется и увеличивает ток в катушке магнитной системы, т.е. каждому значению силы F соответствует определенное значение тока магнитного преобразователя. Данный датчик, имея ООС, реализует статическое регулирование. Здесь есть статическая ошибка, которая тем больше, чем меньше коэффициент усиления системы.
Показания прибора пропорциональны величине линейного момента.
Измерение крутящих моментов
Датчики, использующие закручивание упругого вала, называют торсиометрами.
Е – модуль упругости
- длина сечения
D – диаметр вала
Мкр – момент крутящий
Для измерения угла поворота сечений могут использоваться любые датчики, например – емкостный датчик:
Емкость образуется пластинами. При закручивании изменяется площадь перекрытия SX = Scosα пластины, а следовательно изменяется емкость. Если вал вращается, то нужны контактные кольца, щетки.
Бесконтактный оптический датчик:
Если М=0, то вырезы одного диска не совпадают с вырезами другого. При увеличении крутящего момента сечения закручиваются, при этом площадь перекрытия отверстий увеличивается, увеличивая фототок датчика.
Фазоимпульсный датчик момента
На валу два зубчатых колеса на расстоянии ℓ. У каждого колеса индукционный датчик и постоянный магнит с обмоткой. При закручивании импульсы c датчиков смещаются и управляют работой RS-триггера. Нашел применение в авиации.
Индуктивный торсиометр
Uп = 220V (400÷2000 Гц)
Мкр = 100÷8000 Нм
∆U=U’-U’’
E = U’-U’’=0 ∆φ = 0
C вторичной обмотки Тр2 снимается сигнал неравновесия моста сдвинутый на 90° по отношению к Uп и подается на вход УС. Также на вход УС подается в противофазе U со вспомогательного моста (реохорд, R2, R3).
Напряжения U’ и U’’сфазированы так, чтобы были всегда в противофазе.
Измерение угловых и линейных размеров
Угловые размеры приходится измерять либо в узком диапазоне (до 900), либо в широком диапазоне – несколько оборотов.
В узком диапазоне используются ниже перечисленные датчики, имеющие абсолютные погрешности:
цифровых датчиков с кодирующими дисками ~ 30 угловых сек.;
индуктивных и фотоэлектрических датчиков ~ 1 угловую мин.;
реостатные датчики ~ 10 угловых мин.