Деформационные средства измерения давления

Основаны на уравновешивании силы, создаваемой давлением или вакуумом контролируемой среды на чувствительный элемент, силами упругих деформаций различного рода упругих элементов. Эта деформация в виде линейных или угловых перемещений передается регистрирующему устройству (показывающему или самопишущему) или преобразуется в электрический (пневматический) сигнал для дистанционной передачи.

В качестве чувствительных элементов используют одновитковые трубчатые пружины, многовитковые трубчатые пружины, упругие мембраны, сильфонные и пружинно-сильфонные.

Для изготовления мембран, сильфонов и трубчатых пружин применяются бронза, латунь, хромоникелевые сплавы, отличающиеся достаточно высокой упругостью, антикоррозийностью, малой зависимостью параметров от изменения температуры.

13. Тензопреобразователи показывают истинную деформацию е поверхности тела в месте наклейки, если величина жесткости преобразователя на растяжение пренебрежимо мала по сравнению с величиной жесткости материала детали в исследуемом месте

Тензопреобразователи применяются для измерения сил, давлений, вращающих моментов, ускорений и других величин, преобразуемых в упругую деформацию. Тензопреобразователи широко применяются для измерения как статических, так и переменных во времени деформаций.

14.Физическая основа работы термопары Принцип работы термопары основан на обычных физических процессах. Впервые эффект, на основе которого работает данное устройство, был исследован немецким ученым Томасом Зеебеком. –

Суть явления, на котором держится принцип действия термопары, в следующем. В замкнутом электрическом контуре, состоящем из двух проводников различного вида, при воздействии определенной температуры окружающей среды возникает электричество. Получаемый электрический поток и температура окружающей среды, воздействующая на проводники, находятся в линейной зависимости. То есть чем выше температура, тем больший электрический ток вырабатывается термопарой. На этом и основан принцип действия термопары и термометра сопротивления. При этом один контакт термопары находится в точке, где необходимо измерять температуру, он именуется «горячим». Второй контакт, другими словами - «холодный», - в противоположном направлении. Применение для измерения термопар допускается лишь в том случае, когда температура воздуха в помещении меньше, чем в месте измерения. Такова краткая схема работы термопары, принцип действия. Виды термопар мы рассмотрим в следующем разделе. Виды термопар В каждой отрасли промышленности, где необходимы измерения температуры, в основном применяется термопара. Устройство и принцип работы различных видов данного агрегата приведены ниже. Хромель-алюминиевые термопары Данные схемы термопар применяются в большинстве случаев для производства различных датчиков и щупов, позволяющих контролировать температуру в промышленном производстве.

Хромель-копелевые термопары Принцип действия термопары, контактная группа которой состоит из этих сплавов, такой же. Но эти устройства работают в основном в жидкости либо газообразной среде, обладающей нейтральными, неагрессивными свойствами. Верхний температурный показатель не превышает +8000 градусов Цельсия. Применяется подобная термопара, принцип действия которой позволяет использовать ее для установления степени нагрева каких-либо поверхностей, например, для определения температуры мартеновских печей либо иных подобных конструкций. Железо-константановые термопары Данное сочетание контактов в термопаре не настолько распространено, как первая из рассматриваемых разновидностей. Принцип работы термопары такой же, однако подобная комбинация хорошо показала себя в разреженной атмосфере. Максимальный уровень замеряемой температуры не должен превышать +12500 градусов Цельсия

Применение компенсационных проводов позволяет как бы удлиннитьтермопару и перенести ее свободные концы на вход вторичного прибора. Их изготавливают из материалов, которые развивают ту же термоэ.д.с., что и сама термопара.

Например, для ТХК применяют хромель-копелевые провода, а для ТХА один провод - медный, а другой - константановый (60% Cu + 40% Ni). Как правило, измерительный прибор располагается в помещении, где ведется наблюдение за температурой (помещение операторной), в котором температура более стабильна, чем в зоне, где находятся клеммы термопа-ры. Но все-таки температура в этой зоне (комнатная температура) отлича-ется от температуры градуировки термопары (0⁰С) и также, хоть и в малой степени, подвержена колебаниям. В этом случае суммарная термо-ЭДС термометра будет занижена (в случае, если температура в зоне свободных концов >0⁰С) на величину термо-ЭДС между окружающей температурой и градуировочной.

омпенсационная коробка КХС – прибор, который предназначен для работы в составе измерительных систем производственных компаний для того, чтобы автоматически поддерживать определение температуры на уровне высокой точности. В случае необходимости, это оборудование может корректно функционировать совместно с приборами, которые предназначаются для регулировки и изменения температур типа РТЭ.Главный недостаток, который присутствует у технических приборов измерения температур – это требование контроля их холодных спаев. Для того, чтобы эффективно решить эту проблему, используется КХС. Ключевые функциональные возможности прибора в том, что осуществляется автоматическая компенсация холодных концов при изменении их температур.Конструкция термопар состоит из пары термоэлектродов, которые изготавливаются из различных металлов, один из которых заряжается положительно, а другой – отрицательно. В момент их пайки образуется два перехода – внутри них сохраняется собственная температура. При использовании КХС сохраняется возможность применять металл-посредник и образовать дополнительный спай. В холодном спае поддерживается температура на уровне 0 градусов.

15.

Работа милливольтметров основана па взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает электрический ток, создаваемый термоэлектрическим термометром, с магнитным полем находящегося в приборе постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки и постоянного магнита вызывает отклонение подвижной системы от центрального положения на угол, пропорциональный величине термо-Э.Д.С. Противодействуют повороту рамки и укрепленной на ней стрелки две спиральные пружины, через которые внешняя цепь (рис. 7) термоэлектрического термометра соединяется с измерительной схемой прибора.

Для компенсации термо-Э.Д.С. свободных концов при отклонении температуры среды от температуры градуировки (+20°С) и сохранения неизменного показания милливольтметра служит термокомпенсатор, представляющий собой термосопротивление (R_Т.С.) с отрицательным температурным коэффициентом, зашунтированное манганиновой катушкой R_ш.

Для подгонки-прибора на заданный предел измерения служит катушка добавочного сопротивления R_q, выполненная из манганиновой проволоки. Она расположена на клеммной колодке прибора.

А в т о м а т и ч е с к и й п о т е н ц и о м е т р предназначен для измерения, записи и регулирования температуры. Работает он в комплекте с термопарами стандартных градуировок, применяется для измерения температур от –200до + 2000оС. В качестве конструкционных материалов для электродов термопары используются:железо-копель,копель-алюмель,хромельалюмель,платина-платинородийи др. Зависимость термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) от изменения температуры носит линейный характер.

В электронных потенциометрах применяется потенциометрический (компенсационный) метод измерения, который основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой ТЭДС известной разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником питания.

Ручной потенциометр:

Принцип действия основан на уравновешивании ЭДС термопары напряжением внешнего источника.

Основной принцип включения термопары в цепь потенциометра состоит в том, чтобы токи I₁от внешнего источника и токI₂от термопары протекали по участку АС в одном направлении, тогда на основании 2-го закона Кирхгоффа для токаI₁можно записать: I₂₌

Рисунок 4

Принцип действия уравновешивания или компенсации.

Ток I₂- протекающий через нулевой прибор будет равен нулю, когдаE_tt0=

Принято считать, что при I₂=0 произошло уравновешивание термоЭДС термопары падением напряжения на участке АС. В этот момент нулевой прибор показывает нулевое значение, а численное значение изменения температуры наблюдается на отградуированной шкале потенциометра.Достоинства: простое устройство высокая надежность.Недостаток: необходимость присутствия человека.