double arrow

Измерительные цепи приборов для измерения неэлектрических величин

1

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Методические указания к самостоятельной работе студентов

Часть 4

Могилев 2006

УДК 621.317.39

ББК 31.22

К 65

Рекомендовано к опубликованию

учебно-методическим управлением

ГУВПО «Белорусско-Российский университет»

Одобрено кафедрой «Физические методы контроля» «17» октября 2005г.,
протокол № 3

Составители: канд. техн. наук, доц. В. Ф. Поздняков,

ассистент К. Б. Прудников

Рецензент канд. техн. наук, доц. Н. П. Бусел

В методических указания кратко изложены основные теоретические сведения для самостоятельной работы студентов дневной и заочной форм обучения специальности 1-54 01 01 «Методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов». Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Контрольно-измерительная техника».

Учебное издание

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Часть 4

Ответственный за выпуск С. С. Сергеев

Технический редактор А. Т. Червинская

Компьютерная верстка Н. П. Полевничая

Подписано в печать. Формат 60х84 /16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл. печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 115 экз. Заказ №

Издатель и полиграфическое исполнение

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г.

212005, г. Могилев, пр. Мира, 43

© ГУВПО «Белорусско-Российский

Университет», 2006


Содержание

1 Измерительные цепи приборов для измерения НВ …………...  
2 Фотоэлектрические преобразователи ………………………….  
3 Лазерные измерительные приборы и системы ………………..  
3.1 Измерение расстояний и контроль размеров ……………….  
3.2 Интерферометрические методы измерения расстояния …...  
3.3 Погрешности лазерных интерферометров ………………….  
3.4 Лазерный измеритель скорости ………………………………  
3.5 Измерение размеров изделий …………………………………  
3.6 Измерение степени чистоты обработки поверхности ………  
3.7 Система обнаружения дефектов поверхности ………………  
4 Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров ………………………………………………………………..  
4.1 Понятие о единстве измерений ………………………………  
4.2 Эталоны единиц физических величин ……………………….  
4.3 Поверочные схемы …………………………………………….  
4.4 Способы поверки средств измерений ………………………..  
4.5 Стандартные образцы …………………………………………  
4.6 Эталоны единиц системы СИ ………………………………...  
Список литературы ……………………………………………….  

Измерительные цепи приборов для измерения неэлектрических величин

В зависимости от типа первичного измерительного преобразователя и выходного информативного параметра используются различные вторичные электрические измерительные приборы, предназначенные для измерения электрических величин. При этом градуируются, как правило, с учетом функций преобразования измерительного преобразователя в единицах измерения неэлектрической величины. Для наиболее эффективного использования информативного параметра измерительного преобразователя с вторичным измерительным прибором – следует всегда обращать внимание на согласование выходных характеристик измерительного преобразователя с входными характеристиками вторичного электрического измерительного прибора. Так как выходными информативными параметрами генераторных преобразователей являются напряжение и ток, а параметрических – R, L, C, то различными являются и схемы их согласования.

Измерительные цепи генераторных преобразователей. Они характеризуются выходной ЭДС, являющейся функцией выходной величины X и внутренним сопротивлением преобразователя – ZП (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Цепь генераторного преобразователя

Эти две величины определяют мощность, развиваемую преобразователем в режиме короткого замыкания,


РКЗ = Е2(X)/Z1.

Мощность РН, отдаваемая генераторным преобразователем вторичному прибору, имеющая сопротивление ZН, определяется мощностью короткого замыкания преобразователя Рк.з. и некоторым безразмерным коэффициентом эффективности преобразования, зависящим только от соотношения сопротивлений Z1 и Zн. Теоретические и экспериментальные результаты позволили сформулировать правило: при проектировании измерительных приборов максимальная мощность на нагрузке генераторного преобразователя достигается при согласовании модулей нагрузки и внутреннего сопротивления преобразователя.

Следует иметь в виду, что правило согласования не требует абсолютного равенства R1 и Rн, поэтому практически согласование обеспечивается при RН/R1 от 0,2 до 5.

В ряде случаев приходится сознательно отступать от условий согласования. Чаще всего это делается для уменьшения тех или иных погрешностей измерительной аппаратуры.

Измерительные цепи в параметрических преобразователях.

Для работы с параметрическими преобразователями используются измери­тельные цепи с питанием как переменным, так и постоянным токами. Будем рассматривать свойства всех измерительных цепей на примерах цепей постоянного тока, имея в виду, что полученные соотношения в равной степени спра­ведливы и для цепей переменного тока. В тех же случаях, когда цепи переменного тока имеют какие-либо специфические особенности, они могут быть рассмотрены от­дельно.

Сопротивление параметрического преобразователя является функцией изме­ряемой величины R = f (х) и может быть выражено как

R = Ro + ΔR (х),

где Ro – начальное сопротивление преобразователя;

ΔR – изменение сопротивления преобразователя от величины х.

Источники питания преобразователей, как правило, обладают достаточным запасом мощности, и мощность, которая прикладывается к преобразователю, огра­ничивается не возможностями источника, а условиями работы преобразователя, т. е. его допустимой мощностью рассеяния Рi доп. Таким образом, характеристи­ками параметрического преобразователя являются допустимая мощность рассея­ния Рi доп, начальное сопротивление Roи относительное изменение сопротивле­ния ε = ΔR/R0.С параметрическими преобразователями используются три вида измерительных цепей: цепи последовательного включения, цепи в виде делителей и цепи в виде мостов. Формулы для выходного напряжения на сопротивлении на­грузки Uвых,начального напряжения Uoпри ε = 0 и изменения напряжения ΔU вых = f (ε) в зависимости от ε и а = Rн/R0 для цепи последовательного включения и цепей в виде делителя с одинарным и дифференциальным преобразователями пред­ставлены в таблице 1.1.

Условием согласования сопротивлений преобразователя и нагрузки для цепи последовательного включения будет а = 1/3 или Rнаг = 1/3 ·Rн. При выполнении условия согласования мощность сигнала, получаемо­го указателем с сопротивлением Rн, составляет Рн = 3/16 ∙Рi доп. ∙ε2.

Зависимость эффективности преобразования ζ = Рн/ (Рi доп ∙ε2) от а для параметрических преобра­зователей показана на рисунке 1.2. Максимум кривой по­лучается гораздо более острым, и условия согласова­ния для параметрических преобразователей должны выполняться строже, чем для генераторных.

Таблица 1.1 – Формулы для выходного напряжения на сопротивлении
нагрузки

Вид измерительной цепи Формула для напряжений
Uвых Uо ΔU
       
       

Измерительные цепи последовательного включения и цепи в виде делителей характеризуются нелинейной зависимостью между ΔUвых и ε, причем погрешность линейности будет тем больше, чем больше ε. При вклю­чении в цепь делителя дифференциального преобразова­теля погрешность линейности может быть уменьшена при увеличении а и становится равной нулю при а → ∞
(RH → ∞). Кривые ΔUвых/E = f (ε) для различных значений а представлены на рисунке 1.2. Для обеспе­чения линейности приходится значительно отступать от согласованного значения нагрузки. При работе же с указателями малого сопротивления (при а < 10) неко­торое уменьшение нелинейности может быть достигнуто при работе на начальном участке характеристик. Основным недостатком как цепей последова­тельного включения, так и цепей в виде делителей является то, что значению х = 0 соответствует выходное напряжение Uвых 0.

Рисунок 1.2 – Зависимость эффективности преобразователей от Rн/R0

Измерительные цепи в виде неравновесных мостов. Основная идея построения неравновесных мостовых цепей состоит в исходной компенсации начального значе­ния выходного сигнала, чтобы при х = 0 он был равен нулю. Для этой цели используются мосты постоянного и переменного токов. Схемы измерительных мостов были рассмотрены ранее.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


1

Сейчас читают про: