WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (Ш И Т ) Кафедра «Электротехника, метрология и электроэнергетика» Г.Г. РЯБЦЕВ, И.А. ЕРМАКОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ...»

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (Ш И Т )

Кафедра «Электротехника, метрология и электроэнергетика»

Г.Г. РЯБЦЕВ, И.А. ЕРМАКОВ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ

С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Методические указания

к лаборат орной работ е

MOCKBA-2W56

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Кафедра электротехники, метрологии и электроэнергетики Г.Г. РЯБЦЕВ, И.А. ЕРМАКОВ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний Методические указания для студентов специальности “Метрология и метрологическое обеспечение” МОСКА - 2006 УДК-621.317.39 (075.8) P- 9 8 Рябцев Г.Г., Ермаков И.А. Измерительные цепи с параметрическими преобразователями неэлектрических величин: Методические указания. - М.: МИИТ, 2006,— 1&С.

Даны теоретические сведения о видах параметрических преобразователей и их применении, дано задание на выполнение лабораторной работы.

© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2006

1. Цель работы Экспериментальное исследование режимов работы измерительной цепи с параметрическими преобразователями неэлектрической величины.



2. Краткие теоретические сведения

2.1 Виды параметрических преобразователей Параметрическим преобразователем называется устройство, в котором под действием измеряемой неэлектрической величины изменяется определенный параметр электрической цепи (или активное сопротивление R, или индуктивность L, или емкость С). В практике измерений широкое применение находят следующие виды параметрических преобразователей: реостатные, термочувствительные, тензочувствительные, индуктивные, емкостные, фоточувствительные.

Фоточувствительными преобразователями называются такие преобразователи, у которых выходной сигнал изменяется в зависимости от светового потока, падающего на преобразователь.

представляют собой Фоторезисторы однородную полупроводниковую пластинку с контактами, например из селенида кадмия, которая под действием светового потока изменяет свое сопротивление. Внутренний фотоэффект заключается в появлении свободных электронов, выбитых квантами света из электронных орбит атомов, остающихся свободными внутри вещества. Появление свободных электронов в материале, например в полупроводнике, эквивалентно уменьшению электрического сопротивления. Фоторезисторы имеют высокую чувствительность и линейную вольт-амперную характеристику (ВАХ), т.е. их сопротивление не зависит от приложенного напряжения. Темновое сопротивление, чувствительность, инерционность зависят от температуры. Для уменьшения температурной погрешности рекомендуется включать фоторезисторы в смежные плечи моста.

представляет собой Емкостный преобразователь конденсатор, емкость которого изменяется под действием измеряемой неэлектрической величины.

В качестве емкостного преобразователя широко используют плоский конденсатор, емкость которого можно выразить формулой C=e0eS/5 где во — диэлектрическая постоянная воздуха (во= 8,85 • 10'1 Ф/м; е — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора; S — площадь обкладки; 5 — расстояние между обкладками.





Так как измеряемая неэлектрическая величина может быть функционально связана с любым из этих параметров, то устройство емкостных преобразователей может быть самым различным в зависимости от области применения. Для измерения уровней жидких и сыпучих тел используют цилиндрические или плоские конденсаторы; для измерения малых перемещений, быстроизменяющихся сил и давлений — дифференциальные емкостные преобразователи с переменным зазором между обкладками.

Термочувствительный преобразователь представляет собой проводник или полупроводник с током, с большим температурным коэффициентом, находящийся в теплообмене с окружающей средой. Имеется несколько путей теплообмена: конвекцией; теплопроводностью среды;

теплопроводностью самого проводника; излучением.

Интенсивность теплообмена проводника с окружающей средой зависит от следующих факторов:

скорости газовой или жидкой среды; физических свойств среды (плотности, теплопроводности, вязкости); температуры среды; геометрических размеров проводника. Эту зависимость температуры проводника, а следовательно, и его сопротивления от перечисленных факторов можно использовать для измерения различных неэлектрических величин, характеризующих газовую или жидкую среду:

температуры, скорости, концентрации, плотности (вакуума).

называют Ионизационными преобразователями такие преобразователи, в которых измеряемая неэлектрическая величина функционально связана с током электронной и ионной проводимости газовой среды.

Поток электронов и ионов получается в ионизационных преобразователях либо ионизацией газовой среды под воздействием того или иного ионизирующего агента, либо путем термоэлектронной эмиссии, либо путем бомбардировки молекул газовой среды электронами и т.д.

Обязательные элементы любого ионизационного преобразователя - источник и приемник излучений.

Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы).

В основе работы тензочувтвительных преобразователей лежит яв­ ление тензоэффекта, заключающееся в изменении активного со­ противления проводников при деформации сжатия — растяже­ ния. При деформации проводника изменяются его длина 1 и площадь поперечного сечения Q; при деформации кристаллической решетки — удельное сопротивление р. Эти изменения приводят к изменению сопротивления проводника

R = pl/Q.

В проволочных Проволочные резисторы.

тензорезисторах для измерений используются:

• тензоэффект проводника, находящегося в состоянии объемного сжатия, когда естественной входной величиной преобразователя является давление (газ или жидкость), а выходной — изменение активного сопротивления. На этом принципе строятся манометры для измерения высоких и сверхвысоких давлений;

• тензоэффект растягиваемой проволоки из тензочувствительного материала. При этом тензорезисторы применяются в виде «свободных» преобразователей и в виде наклеиваемых. «Свободные» тензопреобразователи выполняются в виде одной или группы проволок, закрепленных по концам между подвижной и неподвижной деталями, и, как правило, выполняющих одновременно роль упругого элемента. Естественной входной величиной является очень малое перемещение подвижной детали, а выходной величиной преобразователя — изменение его сопротивления.

Устройство преобразователя: на полоску тонкой бумаги или лаковую пленку наклеивается уложенная зигзагообразно тонкая проволока диаметром 0,02... 0,05 мм.

К концам проволоки присоединяются (сваркой или пайкой) выводные медные проводники, служащие для включения преобразователя в измерительную цепь. Сверху преобразователь покрывается слоем лака или заклеивается бумагой или фетром. Такой преобразователь приклеивается к испытуемой детали так, что проволока воспринимает дефор­ мацию поверхностного слоя испытуемой детали, вследствие чего изменяется сопротивление.

Фольговые преобразователи. Они представляют собой тонкую лаковую пленку, на которую нанесена фольговая тензочувствительная решетка из константана толщиной 4... 12 мкм. При изготовлении таких преобразователей путем травления можно получить любой рисунок решетки, что является достоинством фольговых преобразователей.

Большим преимуществом фольговых преобразователей является возможность увеличивать сечение их концов, что позволяет осуществить надежное припаивание (приваривание) выводов, а также возможность изготовить фольговые преобразователи большего сечения, чем проволочные, что позволяет пропускать через преобразователи большие токи, и, следовательно, делать приборы с тензопреобразователями более чувствительными.

При отношении ширины к толщине полоски, равном 10, допустимый ток в преобразователе из фольги в 1,4 раза больше, чем в преобразователе из проволоки того же сечения.

Металлические Пленочные тензорезисторы.

пленочные тензорезисторы изготовляются методом вакуумной возгонки тензочувствительного материала и последующей конденсации его на подложку. Форма тензорезистора задается маской, через которую производится напыление.

Действие датчика основано на изменении омического сопротивления тензочувствительной обмотки при деформации упругого элемента под воздействием измеряемой силы.

Тензочувствительная обмотка (напыленная или намотанная из константана) включается в плечо мостовой схемы.

проволоки. Таким образом, естественной входной величиной является деформация поверхностного слоя испытуемой детали, а выходной — изменение сопротивления преобразователя, пропорциональное этой деформации.

Измерительной базой преобразователя является длина детали, занимаемая проволокой. Наиболее часто используются преобразователи с базами 5...20 мм, обладающие сопротивлением 30...500 Ом.

Индуктивным преобразователем называют такой преобразователь, который преобразует значение измеряемой (механической) величины в значение индуктивности. Он представляет собой катушку индуктивности, полное сопротивление которой изменяется при взаимном относительном перемещении элементов магнитопровода.

Недостатки: функция преобразования не линейная, аддитивные погрешности (например температурная погрешность, связанная с изменением активного сопротивления обмотки) велики и сила притяжения якоря значительна.

являются Магнитоупругие преобразователи разновидностью индуктивных преобразователей. Они основаны на явлении изменения магнитной проницаемости ц ферромагнитных тел в зависимости от возникающих в них механических напряжений о, связанных с воздействием на ферромагнитные тела механических сил Р (растягивающих, сжимающих, изгибающих, скручивающих). Изменение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника вызывает изменение магнитного сопротивления сердечника RM Изменение же RM ведет к изменению индуктивности.

катушки L, находящейся на сердечнике. Таким образом, в магнитоупругом преобразователе имеем следующую цепь преобразований:

Р— — * RM—* L »ц— Магнитоупругие преобразователи могут иметь две обмотки (преобразователи трансформаторного типа). В этих преобразователях под действием измеряемой силы изменяется магнитная проницаемость сердечника, на питание, размещение обмотки, в результате чего изменяется взаимная индуктивность М между обмотками и наводимая ЭДС вторичной обмотки Е. Цепь преобразования в этом случае имеет вид Р—»о— RM— М— »Е Эффект изменения магнитных свойств ферромагнитных материалов под влиянием механических деформаций называют магнитоупругим эффектом.

2.2. Последовательная электрическая цепь с параметрическим преобразователем Последовательная измерительная цепь является простейшим вариантом исполнения прибора для измерения неэлектрической величины. Она содержит только параметрический преобразователь, внешний источник питания и измерительный механизм, регистрирующим изменение тока в цепи при изменении под действием неэлектрической величины сопротивления преобразователя.

На схеме замещения (рис. 1Последовательной измерительной цепи параметрический преобразователь представлен в виде переменного резистора Rn, источник питания в виде источника постоянного напряжения и пит, а измерительный механизм в виде нагрузочного резистора RH, сопротивление которого равно внутреннему сопротивлению измерительного механизма.

Сопротивление R„ преобразователя является функцией измеряемой неэлектрической величины Хнв, которая изменяясь в некоторых приделах ±Д около исходного значения Х0, Х приводит к соответствующему изменению ±A сопротивления R преобразователя.

–  –  –

Рис.1 Схема измерительной цепи Эффективность работы измерительной цепи определяется по доле мощности д Р н, выделяемой в нагрузке R„ при изменении сопротивления преобразователя Rn

–  –  –

Как следует из графика (рис.2) зависимости д1=/(дЯ), чувствительность цепи к изменению сопротивления преобразователя Имеет более высокие значения на начальном участие данной зависимости. Это обстоятельство определяет условия применения рассматриваемой измерительной цепи, т.е. её целесообразно применять при ограниченном изменении сопротивления преобразователя ( дЯ « Я о ).

При условии д R « Ro изменение Д тока в цепи также будет значительно меньше его исходного значения 1, а значения в квадрате д1 будет тем более меньше 1 Исходя из 2 0.

этого, в формуле (1) значением д1 можно пренебречь и принять

–  –  –

и изменение мощности д Р, вызываемое изменением д R сопротивления преобразователя, где Р „ о соответствует результатам измерений при Rn = RoСделать заключение о соответствии (или несоответствии) данных опытов теоретическим положением по выбору отношения сопротивлений

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационно-измерительная техника / Бишард Е.Г.,2 изд. М: Высшая школа 1991.

2. Датчики измерительных систем:В 2 кн. / Ж. Аш, П.

Андре, Ж. Бофрон; Перевод с фр. А. С. Обухова.-М.:

Мир. Кн. 1.-1992.-480 с.:ил.

3. Методы и средства измерений / Г.Г. Раннев, А.П.Тарасенко е изд.,стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.- 336 с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель работы

2. Краткие теоретические сведения

2.1. Виды параметрических преобразователей.......... 3

2.2. Последовательная измерительная цепь с параметрическим преобразователем

3. Подготовка к лабораторной работе

4. Порядок выполнения работы

Список литературы



Похожие работы:

«Приложение 15 к письму Рособрнадзора от 25.12.15 № 01-311/10-01 Методические рекомендации по проведению государственной итоговой аттестации по образовательным программам основного общего образования по всем учебным предмет...»

«П.В. Флоренский, Л.В. Милосердова, В.П. Балицкий ОСНОВЫ ЛИТОЛОГИИ Учебное пособие для студентов Москва, 2003 УДК 552.12. F73 Флоренский П.В., Милосердова Л.В., Балицкий В.П. Основы литологии: Учебное пособие. М., РГУ Нефти и газа им. И.М.Губкина, 2003 105 с. ISBN 5-72460220-2 Приведены основные сведени...»

«Основы информационных технологий Д.В. Сперанский ЛЕКЦИИ ПО ТЕОРИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С КОНЕЧНЫМИ АВТОМАТАМИ Учебное пособие Интернет-Университет БИНОМ. Информационных Технологий Лаборатория знаний www.intuit.ru www.lbz.ru Москва Лек...»

«Российская Федерация Министерство путей сообщения ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России" Кафедра "Бухгалтерский учет и аудит" УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ УЧЕТ Методические указания по выполнению к...»

«Изобразительное искусство Юлия Дорофеева Пастельная живопись. Русская реалистическая школа. Учебное пособие для вузов "ВЛАДОС" УДК 75.021.342(075.8) ББК 85.145.6я73 Дорофеева Ю. Ю. Пастельная живопись. Рус...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Кафедра уголовного права ОСОБЕННОСТИ УГОЛОВНОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ НЕСОВЕРШЕННОЛЕТНИХ В УГОЛОВНОИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ Методические ре...»

«РОСЖЕЛДОР Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ростовский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО РГУПС) Владикавказский техникум железнодорожного транспорта (ВлТЖТ – филиал РГУПС) Методические ука...»

«МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ ОПД.Ф.13 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ основной образовательной программы высшего образования – программы специалитета Специальность: 100101.65 Сервис Специализация: Сервис недвижимости Квалификация: Специа...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Кафедра "Оборудование и технология сварочного производства" ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОР...»

«Методическое пособие по использованию E-rating Методическое пособие по e-rating Оглавление 1 Установка программы 2 Первый запуск e-rating 3 Регистрация программы и ввод лицензионного ключа 4 Ввод пользователей 4.1 Импорт списков 4.2 Ввод участников 5 Список предметов и тем 6 Работа с тестами 6.1 Создание тест...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.