Tárgy 9_izmerenie nem elektromos értékek
Tárgy: mérése nem villamos értékek
1. Általános kérdések a mérés nem elektromos jellemzők villamos eszközökkel
A folyamat az ipari és tudományos tevékenység, valamint a mérés elektromos mennyiségek, szükség van a mérési egy nagy számú nem-villamos mennyiségek (hőmérséklet, nyomás, áramlás, páratartalom, stb szinten. D.).
Mérése nem elektromos mennyiségek lehet végrehajtani, nem elektromos és elektronikus mérőműszerek.
Mérés nem villamos mennyiségek villamos eszközökkel számos előnye van, meghatározzuk a széles körben használják. A fő előnye alkalmazása az elektromos eszközök közül
1) a lehetőségét, mérési távolság, amikor a mérési eredményt lehet beszerezni egy jelentős távolságra a tárgya tanulmány;
2) könnyű használat elektromos mérési jelekké megoldására automatikus vezérlés problémák;
3) nagy érzékenységű és alacsony tehetetlenség.
Az összes különböző módon és módszerek mérésére nem elektromos mennyiségek révén elektromos mérőműszerek, azok általánosság, hogy a nem-villamos mennyiség előzőleg mért alakítjuk arányos villamos s (áram, feszültség, frekvencia, ellenállás, stb), majd mértük ismert eszköz elektromos mérések. A blokkdiagramja mérőáramkör ábrán látható. 1.
Ábra. 1. A blokkvázlata mérőkör:
X - mért nem elektromos mennyiség; y = f (x) - villamos mennyiség arányos x; l - nem villamos mért számlálási érték; SP - az adó (érzékelő); NE - elektromos készülék (másodlagos eszköz)
2. A mérési átalakítók nem elektromos értékek
Kötelező eleme bármely nem-elektromos mérőáramkör Árammennyiség-mérő segítségével átalakító (SP).
Az elv az összes IP tevékenységek vannak osztva: 1) generátor; 2) parametrikus.
Generátor SP hatása alatt nem elektromos mért mennyiség létrehozó, (generál) a villamos energia (EMF és áram stb) arányos a mérendő.
Parametrikus úgynevezett SP, amelyben hatása alatt a mért nem elektromos mennyiségek változtatni bármelyik elektromos paraméterei (ellenállás, kapacitás, induktivitás, stb).
2.1 generálása átalakítók
2.1.1 Indukciós SP
A működési elve az IP alapján a jelenség az elektromágneses indukció (indukált elektromotoros erő az áramkörben, található, a változó mágneses mező
Le: e d w d). dt dt
Példaként egy induktív érzékelőből szolgálhat tachometrikus sebesség jeladó, ábrán vázlatosan látható. 2.
Ábra. 2. Indukciós SP
Erre az esetre
ahol k - konstruktív F faktor - mágneses fluxus.
Ábra. 3 indukciós átalakító vibrációs paraméterek
2.1.2 piezoelektromos SP
A működési elve az IP alapú közvetlen piezoelektromos hatás, a megjelenése elektrichesih díjakat a kristály lapjainak néhány dielektrikumokra befolyása alatt mechanikai feszültségek rájuk ható.
Az ilyen dielektrikumok úgynevezett piezoelektromos (ferroelektromos). Tipikus piezoelektromos alkalmazandó a mérési technika: Rochelle só, kvarc, turmalin, bárium-titanát, stb) ..
Ábra. 4 Funkcionális piezoelektromos SP: 1 - egy tányér piezoelektromos anyag; 2 - elektródák
ahol Q - túltöltést; F - force; k d - piezo modul.
2.1.3 termoelektromos SP (hőelemek)
A működési elve az IP alapú termoelektromos hatás (Seebeck-effektus), amelynek lényege abban rejlik, hogy amikor a két eltérő vezetékek helyén való csatlakozási felmerül EMF (termoelektromos), attól függően, hogy milyen típusú vezető anyag, és az illesztés hőmérsékletet.
A vezetékek alkotó hőelem nevezzük thermoelectrodes. Hely thermoelectrodes nevezett vegyületek megmunkálás vagy melegponton. Az ellentétes végei nevezik hideg vagy szabad (ábra. 5).
Ábra. 5. A termoelektromos átalakító (hőelem):
1 - thermoelectrodes; 2 - forró (munka) találkozásánál; 3 - hideg (szabad) végei
Thermo EMF által kifejlesztett hőelem arányos a hőmérséklet különbség a forró csomópont és hideg végei és egy kis hőmérséklet-tartományban lehet kifejezni lineáris függését az élet:
ahol t r - a hőmérséklet a forró csomópont; t x - a hőmérséklet a szabad végek, - együttható az anyagtól függően és a hőmérséklet-tartomány thermoelectrodes.
Általában NSH hőelemek teljes körű nemlineáris és azok használatáról a hőmérséklet méréséhez szükséges a linearizáiásához intézkedéseket.
Mint anyag a thermoelectrodes használt mind a tiszta fémek és ötvözeteik, mint a réz, nikkel, platina, chromel, alumel, Copel et al.
2.2 parametrikus átalakítók
2.2.1 Induktív SP
A működési elve az ilyen átalakítók alapuló függését a kölcsönös induktivitás, vagy tekercsek egy ferromágneses mag a pozíció és a geometriai méretei mágneses állapota a mágneses áramköri elemek.
Az egyik tervezési döntések az indukciós jeladó magyarázó elv működését ábrán látható. 6.
Ábra. 6 működési elve az induktív SP: x R L Z m
Est függése Z impedancia a tekercs a légrés delta ábrán látható. 7.
Ábra. 7. A függőség Z δ
Példák egyéb szerkezetek SP indukciós ábrán mutatjuk be. 8
Ábra. Példák 8 induktív struktúrák SP
2.2.2 Gage (törzs) SP
Az alapot a törzs-érzékelő átalakítók törzs hatása egy olyan jelenség, amely az ellenállás változása vezeték (félvezető) az mechanikus deformáció.
Mint ismert ellenállás a vezető által meghatározott viszony
Amikor deformáció megváltoztatja a hosszát L, és a keresztmetszeti területe S. és mert a kristályrács deformáció - a fajlagos ellenállása ρ, ami egy változás az ellenállás R.
Törzs hatás jellemző az anyag relatív Gage faktor S m arányaként definiáljuk rezisztencia változás változtatni a hossza a vezeték .:
A design a huzal tenzopreobrazovatel ábrán látható. 9.
Példák a szerkezetek fólia tensoconverters ábrán látható. 10.
Abban a pillanatban, amikor a nyomás mérésénél a folyadékok és gázok általánosan használt félvezető tenzopreobrazovatel amelyben egy vékony szilícium-lemez, található a szigetelő hordozón (zafír, korund és m. N.) állítottunk elő a nyúlásmérő bélyegek és az összekötő vezetékek (11.).
Ábra. 11 Egyszerűsített design a félvezető nyúlásmérő nyomásátalakító 1 - szilíciumlapra; 2 - membrán
Hőérzékeny 2.2.3 (termisztor) SP
A működési elve az ilyen átalakítók alapuló függését elektromos ellenállás vezetékek és félvezetők hőmérséklet.
A legszélesebb körben használt termisztor van réz- és tervek
A réz-átalakító jellemzi lineáris ellenállása a hőmérséklet függvényében:
ahol R 0 - ellenállás 0 ° C-on; α - hőmérsékleti együttható
A platina-átalakító nemlineáris függőség és közötti hőmérsékleten 0 ° C-tól +650 ° C-adja meg:
R t R 0 (1 2 At Bt),
ahol A és B - állandó együtthatók.
-60 ° C-on egy Hőmérsékleti tartomány +120 ° C közötti félvezető termisztorok (termisztorok). Lehet, hogy a negatív hőmérsékleti együttható (TCR) - ellenállása csökken a hőmérséklet emelkedésével (NTC -rezistory) és pozitív (például vezetékek) TCS (PTC -rezistory). Hiánya félvezető termisztor - rosszul reprodukálható és a nem lineáris konverziós jellemzői:
R t R 0 exp [B (1 t 1 t 0)]
2.2.4 kapacitív SP
A működési elve az ilyen átalakítók változása alapján az elektromos kapacitás a méret, a kölcsönös elrendezése a lemezek és a dielektromos állandója a közeg között.
Párhuzamos-lemezes kondenzátort:
0, ahol ε - dielektromos állandó; ε - relatív dielektromos állandója a közeg között a lemezek; S - az aktív terület az elektródák; d - a az elektródok közötti távolság. Ebből expresszió látható, hogy a jelátalakító lehet építeni egy függőségi C = f 1 (d), C = f 2 (S) és a C = f 3 (ε).
Példák a konstruktív megoldások kapacitív jelátalakító ábrán látható. 12.
3 eljárások és eszközök mérési eljárással paraméterek AIC
3.1 Hőmérséklet mérés
(Lásd: Lab №13)
Amikor a hőelemek, mint az SP, a mért tárgy, hogy megszüntesse a hőmérséklet hatását a szabad végek, azokat el kell távolítani egy változó hőmérsékletű zóna.
Erre a célra, a vezetékeket az azonos anyagok, mint a thermoelectrodes vagy alkalmazni a különleges meghosszabbítása termoelem huzalok taken anyagból, ami párosítva (a korlátozott hőmérséklet-tartományban, 0 ° C és 100 ° C) generál azonos termoelektromos, hogy a munkások thermoelectrodes. Táblázat. Az 1. ábrán néhány jellemzőjét hosszabbító hőelem (kompenzációs) vezetékek.
1. táblázat - jellemzők kiterjesztés hőelem (kompenzációs) vezetékek
3.2 szintmérő
(Lásd: Lab №14)
3.3 nyomásmérés folyadékok és gázok
Nyomás távadók a legtöbb esetben egy kombinációja törzs érzékeny elem (membránok, csőrugó csőmembrán - 13. ábra) konvertálása a nyomás egy arányos elmozdulást vagy törzs és az átalakító ennek az elmozdulás (deformáció) a villamos jel mérés információ.
Ábra. 13 Expansion SE
Mivel az elmozdulás (deformáció) induktív átalakítók alkalmazunk, nyúlásmérő, piezoelektromos kapacitív és SP (ábra. 14).