- •1. Основные понятия и определения
- •2. Планирование и организация измерений
- •3. Методы уменьшения погрешностей измерений
- •3.1. Методы уменьшения случайных погрешностей
- •3.2. Методы уменьшения систематических погрешностей
- •3.2.1. Уменьшение постоянных систематических погрешностей
- •3.2.2. Уменьшение переменных систематических погрешностей
- •4. Электромеханические приборы прямого преобразования
- •4.1. Структурная схема и уравнение преобразования
- •4.2. Основные характеристики электромеханических приборов.
- •4.3. Магнитоэлектрические приборы
- •4.3.1. Устройство и принцип действия магнитоэлектрического им
- •4.3.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.3.3. Погрешности магнитоэлектрических приборов
- •4.4. Электромагнитные приборы
- •4.4.1. Устройство и принцип действия электромагнитного им
- •4.4.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.4.3. Погрешности электромагнитных приборов
- •4.5. Электродинамические приборы
- •4.5.1. Устройство и принцип действия электродинамического им
- •4.5.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.5.3. Погрешности электродинамических приборов
- •4.6. Ферродинамические приборы
- •4.6.1. Устройство и принцип действия ферродинамического им
- •4.6.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.6.3. Погрешности ферродинамических приборов
- •4.7. Электростатические приборы
- •4.7.1. Устройство и принцип действия электростатического им
- •4.7.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.7.3. Погрешности электростатических приборов
- •4.8. Индукционные им и приборы на их основе
- •4.8.1. Устройство, принцип действия и области применения
- •4.8.2. Погрешности индукционных приборов
- •5. Измерительные преобразователи (ип) неэлектрических величин
- •5.1. Общие сведения и характеристики ип
- •5.2. Классификация измерительных преобразователей
- •5.3.Резистивные измерительные преобразователи
- •5.3.1. Общие вопросы построения рип
- •5.3.2. Основные характеристики рип:
- •5.3.3. Реостатные преобразователи
- •5.3.4.Тензорезистивные ип
- •5.3.5. Теплорезистивные ип
- •5.3.7. Измерительные цепи резистивных ип
- •6. Термоэлектрические ип
- •6.2. Области применения и материалы термоэлектрических ип
- •6.3. Характеристики термоэлектрических преобразователей
- •6.4. Конструкции термоэлектрических ип
- •6.5. Измерительные цепи термоэлектрических ип
- •7. Емкостные ип (еип)
- •7.1. Принцип действия, конструкции, характеристики еип
- •7.2. Области применения, достоинства и недостатки еип
- •7.3. Погрешности еип
- •7.4. Измерительные цепи еип
- •8. Электромагнитные ип.
- •8.1. Индуктивные ип
- •8.1.1. Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки
- •8.1.2.Основные характеристики и области применения
- •8.1.3. Погрешности индуктивных ип
- •8.1.4.Измерительные цепи индуктивных ип
- •8.2. Трансформаторные ип
- •8.2.1. Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки
- •8.2.2. Погрешности трансформаторных ип
- •8.3. Магнитоупругие ип
- •8.3.1. Принцип действия, конструкции магнитоупругих ип
- •8.3.2. Характеристики и области применения
- •8.3.3. Погрешности магнитоупругих ип
- •8.3.4. Измерительные цепи
- •9. Пьезоэлектрические ип
- •9.1. Принцип действия и материалы пьезоэлектрических ип
- •9.2. Характеристики и применение пьезоэлектрических ип
- •9.3. Погрешности пьезоэлектрических ип
- •9.4. Измерительные цепи пьезоэлектрических ип
8.1.4.Измерительные цепи индуктивных ип
Основными измерительными цепями индуктивных ИП являются мостовые цепи (рис. 8.3 а, б, в). Иногда индуктивный преобразователь включается в делитель напряжения (рис. 8.3 г) или колебательныйL –C контур генератора. Наиболее распространенной является мостовая измерительная цепь, работающая в неравновесном режиме, при этом ток в нагрузке сдвинут по фазе относительно напряжения питания. Уравновешивание моста в начальном положении производится по двум составляющим.
а) б) в) г)
Рис. 8.3
8.2. Трансформаторные ип
8.2.1. Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки
Принцип действия трансформаторных (взаимоиндуктивных) ИП основан на изменении взаимной индуктивности между двумя обмотками под действием входного сигнала. Одна из обмоток является намагничивающей, а с другой снимается напряжение.
Конструкции магнитной цепи трансформаторных и индуктивных ИП одинаковы, отличаются они числом обмоток. Трансформаторные ИП с изменяющимся воздушным зазором (рис. 8.4 а) и переменной площадью воздушного зазора (рис. 8.4 б) состоят из магнитопровода 1, на который намотаны две обмотки 2 (обмотка возбуждения) и 3 (вторичная обмотка), и подвижного якоря 4 из ферромагнитного материала. При перемещении подвижного якоря изменяется магнитное сопротивление RМ и взаимная индуктивность М между обмотками. Если ток I1, протекающий по обмотке 2, остается постоянным, то ЭДС индуктированная во вторичной обмотке 3, будет определяться как
Е2=j w1 w2 I1/ RМ, (8.8)
где w1 и w2 - число витков обмотки возбуждения и вторичной обмотки; - частота.
Подставив в (8.8) выражение для магнитного сопротивления (8.2), получим уравнение преобразования трансформаторного преобразователя с переменным воздушным зазором (рис. 8.4 а)
Е2=j0 Q w1 w2 I1/ (2 + lСТ/r)j0 Q w1 w2 I1/ 2. (8.9)
а) б) в)
г) д)
Рис. 8.4
В преобразователе (рис. 8.4 в) обмотка 3 выполнена в виде рамки, которая может поворачиваться в кольцевом зазоре полюсных наконечников 4. При включении обмотки 2 в цепь переменного тока в обмотке 3 наводится ЭДС Е2. При повороте рамки 3 значение ЭДС Е2 изменяется. Функция преобразования трансформаторного ИП с подвижной обмоткой может быть записана в виде [9]
Е2 = 2 w2 U~/ (w1), (8.10)
где – угол поворота рамки относительно горизонтального положения О.
В крайних положениях рамки (1и2) индуктированная в ней Е2 имеет максимальное значение. В горизонтальном положении (О) рамки 3 ЭДС Е2 равна нулю, причем при переходе рамки через горизонтальное положение ЭДС меняет фазу на 180О. Для сдвига характеристики преобразования последовательно с обмоткой 3 включают дополнительную обмотку 5. В данных преобразователях могут быть использованы ферродинамические измерительные механизмы и сами преобразователи иногда называют ферродинамическими[10].
В преобразователе с распределенными параметрами (рис. 8.4 г) при перемещении подвижной обмотки в воздушном зазоре изменяется полный поток, сцепляющийся с витками подвижной обмотки. Если магнитное сопротивление участка магнитопровода 1, по которому перемещается подвижная обмотка 3, мало по сравнению с магнитным сопротивлением воздушного зазора, то зависимость индуктированной ЭДС Е2 практически линейно зависит от перемещения обмотки 3. Изменяя профиль магнитопровода, можно получить заданную функцию преобразования трансформаторного ИП.
К достоинствам трансформаторных ИПможно отнести: 1) отсутствие гальванической связи между цепями питания и выхода; 2) возможность их использования без измерительных схем.
К недостаткамотносятся влияние перемещения подвижного якоря на ток в первичной цепи.
Область применения трансформаторных ИП аналогична области применения индуктивных ИП.