Neelektrisko lielumu elektriskie mērījumi
Dažādu neelektrisku lielumu (pārvietojumu, spēku, temperatūru u.c.) mērīšana ar elektriskām metodēm tiek veikta ar ierīču un instrumentu palīdzību, kas pārvērš neelektriskos lielumus elektriski atkarīgos lielumos, kurus mēra ar elektriskiem mērinstrumentiem ar svari, kas kalibrēti izmērīto neelektrisko lielumu vienībās.
Neelektrisku lielumu pārveidotāji elektriskos vai sensoros, kas sadalīti parametriskajos, pamatojoties uz jebkura elektriskā vai magnētiskā parametra (pretestības, induktivitātes, kapacitātes, magnētiskās caurlaidības uc) izmaiņām izmērītā daudzuma ietekmē, un ģeneratoru, kurā izmērītais neelektriskais lielums tiek pārveidots par e. utt. (indukcija, termoelektriskā, fotoelektriskā, pjezoelektriskā un citi). Parametriskiem pārveidotājiem ir nepieciešams ārējs elektroenerģijas avots, un paši ģeneratoru bloki ir strāvas avoti.
To pašu devēju var izmantot, lai izmērītu dažādus neelektriskus lielumus un otrādi, jebkuru neelektrisko lielumu mērīšanu var veikt, izmantojot dažāda veida devējus.
Papildus pārveidotājiem un elektriskajām mērierīcēm neelektrisko lielumu mērīšanas instalācijām ir starpsavienojumi - stabilizatori, taisngrieži, pastiprinātāji, mērīšanas tilti utt.
Lineāro pārvietojumu mērīšanai izmanto induktīvos devējus — elektromagnētiskās ierīces, kurās mainās elektriskās un magnētiskās ķēdes parametri, pārvietojot kustīgajai daļai pievienoto feromagnētisko magnētisko ķēdi vai enkuru.
Lai pārvērstu nozīmīgus pārvietojumus elektriskajā vērtībā, tiek izmantots devējs ar kustīgu feromagnētisku translācijas kustīgu burvju vadītāju (1. att., a). Tā kā magnētiskās ķēdes stāvoklis nosaka pārveidotāja induktivitāti (1. att., b) un līdz ar to arī tā pretestību, tad ar stabilizētu elektriskās enerģijas avota spriegumu ar nemainīgas frekvences maiņspriegumu, kas baro ķēdi pārveidotājs, atbilstoši strāvai ir iespējams pie magnētiskās ķēdes mehāniski pieslēgtas detaļas kustība... Instrumenta skala ir graduēta atbilstošās mērvienībās, piemēram, milimetros (mm).
Rīsi. 1. Induktīvais pārveidotājs ar kustīgu feromagnētisko magnētisko ķēdi: a — ierīces diagramma, b — pārveidotāja induktivitātes atkarības grafiks no tā magnētiskās ķēdes stāvokļa.
Lai nelielus pārvietojumus pārvērstu par elektriskiem mērījumiem ērtā vērtībā, tiek izmantoti devēji ar mainīgu gaisa spraugu pakava formā ar spoli un armatūru (2. att., a), kas ir stingri savienota ar kustīgo daļu. Katra armatūras kustība izraisa strāvas izmaiņas / spolē (2. att., b), kas ļauj kalibrēt elektriskās mērierīces skalu mērvienībās, piemēram, mikrometros (μm), pie pastāvīga mainīga sprieguma ar stabilu frekvenci.
Rīsi. 2. Induktīvais pārveidotājs ar mainīgu gaisa spraugu: a — ierīces diagramma, b — pārveidotāja spoles strāvas atkarības grafiks no gaisa spraugas magnētiskajā sistēmā.
Diferenciālie induktīvie pārveidotāji ar divām identiskām magnētiskajām sistēmām un vienu kopīgu enkuru, kas atrodas simetriski abām magnētiskajām ķēdēm ar vienāda garuma gaisa spraugu (3. att.), kurā armatūras lineārā kustība no tās vidējā stāvokļa maina abas gaisa spraugas. vienādi, bet ar dažādām pazīmēm, kas izjauc iepriekš līdzsvarotā četru spoļu maiņstrāvas tilta līdzsvaru. Tas ļauj novērtēt armatūras kustību atbilstoši tilta mērīšanas diagonāles strāvai, ja tā saņem jaudu pie stabilizēta nemainīgas frekvences maiņstrāvas.
Rīsi. 3. Diferenciāļa induktīvā pārveidotāja ierīces shēma.
Izmanto dažādu konstrukciju daļās un mezglos radušos mehānisko spēku, spriegumu un elastīgo deformāciju mērīšanai vadu - spriegojuma devējus, kuri, deformējoties, kopā ar pētāmajām daļām maina to elektrisko pretestību.Parasti deformācijas mērītāja pretestība ir vairāki simti omi, un tā pretestības relatīvās izmaiņas ir procenta desmitā daļa un ir atkarīgas no deformācijas, kas elastības robežās ir tieši proporcionāla pieliktajiem spēkiem un no tiem izrietošajiem mehāniskajiem spriegumiem.
Tenzijas mērītāji ir izgatavoti augstas pretestības zigzaga stieples veidā (konstantāns, nihroms, manganīns) ar diametru 0,02-0,04 mm vai no īpaši apstrādātas vara folijas ar biezumu 0,1-0,15 mm, kas ir noslēgtas ar bakelīta laka starp divām plānām papīra kārtām un pakļauta termiskai apstrādei (4. att., a).
Rīsi. 4. Tenometrs: a — ierīces shēma: 1 — deformējamā daļa, 2 — plāns papīrs, 3 — stieple, 4 — līme, 5 — spailes, b — ķēde nelīdzsvarota rezistoru tiltiņa pievienošanai rokai.
Izgatavotais deformācijas mērītājs tiek pielīmēts pie labi notīrītas deformējamās daļas ar ļoti plānu izolācijas līmes kārtu tā, lai detaļas paredzamās deformācijas virziens sakristu ar stieples cilpu garo malu virzienu. Korpusam deformējoties, līmētais deformācijas mērītājs uztver to pašu deformāciju, kas maina tā elektrisko pretestību, mainoties sensorvada izmēriem, kā arī tā materiāla struktūrai, kas ietekmē stieples īpatnējo pretestību.
Tā kā deformācijas mērītāja pretestības relatīvās izmaiņas ir tieši proporcionālas pētāmā ķermeņa lineārajai deformācijai un attiecīgi iekšējo elastīgo spēku mehāniskajiem spriegumiem, tad, izmantojot galvanometra rādījumus uz mērīšanas diagonāles. iepriekš balansētais rezistoru tilts, kura viens no pleciem ir deformācijas mērītājs, var novērtēt izmērīto mehānisko lielumu vērtību (4. att., b).
Nelīdzsvarota rezistoru tilta izmantošanai nepieciešama strāvas avota sprieguma stabilizācija vai magnetoelektriskās attiecības kā elektriskās mērierīces izmantošana, kuras rādījumos spriegums mainās ± 20% robežās no skalā norādītā nominālā sprieguma. ierīcei nav būtiskas ietekmes.
Izmanto termojutīgos un termoelektriskos devējus, lai mērītu dažādu mediju temperatūru... Pie termojutīgiem devējiem pieder metāla un pusvadītāju termistori, kuru pretestība lielā mērā ir atkarīga no temperatūras (5. att., a).
Visizplatītākie ir platīna termistori temperatūras mērīšanai diapazonā no -260 līdz +1100 ° C un vara termistori temperatūras diapazonam no -200 līdz +200 ° C, kā arī pusvadītāju termistori ar negatīvu elektriskās pretestības koeficientu — termistori. , kam raksturīga augsta jutība un mazs izmērs salīdzinājumā ar metāla termistoriem, temperatūras mērīšanai no -60 līdz +120 °C.
Lai aizsargātu temperatūras jutīgos devējus no bojājumiem, tie tiek ievietoti plānsienu tērauda caurulē ar noslēgtu dibenu un ierīci vadu savienošanai ar nesabalansēta rezistoru tilta vadiem (5. att., b), kas ļauj to izdarīt. lai novērtētu izmērīto temperatūru gar mērīšanas diagonāles strāvu.. Magnetoelektriskās attiecības skala, ko izmanto kā skaitītāju, ir graduēta Celsija grādos (°C).
Rīsi. 5. Termistori: a — metālu relatīvās pretestības izmaiņu atkarības no temperatūras grafiki, b — ķēde termistoru savienošanai ar nelīdzsvarota rezistoru tilta plecu.
Termoelektriskie temperatūras devēji — termopāri, mazo e. ģenerēšana utt. c. karsējot divu dažādu metālu savienojumu, tos ievieto aizsargājošā plastmasas, metāla vai porcelāna apvalkā izmērīto temperatūru zonā (6. att., a, b).
Rīsi. 6. Termopāri: a — d atkarības grafiki utt. lpp termopāru temperatūrai: TEP-platīns-rodijs-platīns, TXA-hromel-alumelis, THK-hromel-kopelis, b-montāžas diagramma temperatūras mērīšanai, izmantojot termopāri.
Termopāra brīvos galus ar viendabīgiem vadiem savieno ar magnetoelektrisko milivoltmetru, kura skala ir graduēta Celsija grādos. Visplašāk izmantotie termopāri ir: platīns-rodijs - platīns temperatūras mērīšanai līdz 1300 ° C un īslaicīgai līdz 1600 ° C, hromelis-alumelis temperatūrai, kas atbilst norādītajiem režīmiem - 1000 ° C un 1300 ° C un hromel-bastards, kas paredzēts ilgstošai temperatūras mērīšanai līdz 600 ° C un īslaicīgai - līdz 800 ° C.
Elektriskās metodes dažādu neelektrisku lielumu mērīšanai.Tās tiek plaši izmantotas praksē,jo nodrošina augstu mērījumu precizitāti,atšķiras plašā mērāmo vērtību diapazonā,ļauj veikt mērījumus un tos reģistrēt ievērojamā attālumā no vadāmā objekta atrašanās vietas. kā arī dod iespēju veikt mērījumus grūti sasniedzamās vietās.