2014-02-09
651
Оптоволоконные датчики. Интеллектуальные датчики и измерительные преобразователи.
Лекция №12
Измерение мощности и электрической энергии.
Измерение напряжения.
Измерение тока.
Использование электроизмерительных приборов
При измерении тока используется электроизмерительный прибор амперметр (А), которые должен быть подключен последовательно с элементом, ток в котором замеряется (рис. 1.39).
Амперметр может быть прибором магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической системы или прибором сравнения. Отличительной особенностью амперметров является их малое внутренне сопротивление, поскольку в противном случае их сопротивление может повлиять на значение измеряемого тока в сторону его уменьшения.
| А |
| I |
| R ш |
| амперметр |
| Рис. 1.39 |
Измерительным прибором является вольтметр, принцип действия которого аналогичен амперметру. Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов между двумя точками электрической сети, например, на входе и на выходе некоторого элемента Rн, поэтому он подключается параллельно данному элементу (рис. 1.40). Отличительной особенностью является большое внутреннее сопротивление прибора, поскольку ток, протекающий через амперметр, должен быть незначительным и не должен влиять на режим работы измеряемого элемента.
| V |
| вольтметр |
| R ш |
| R н |
| Рис. 1.40 |
Для уменьшения погрешности необходимо, чтобы сопротивление электроизмерительного прибора было в 100 раз больше сопротивления любого элемента измеряемой цепи. Для этого используется добавочное сопротивление (шунт) Rш, подключаемое последовательно:
,
где Rв – внутреннее сопротивление вольтметра, Umax – максимальное значение измеряемого напряжения, Uв – напряжение непосредственно на вольтметре.
Для измерения мощности (электроэнергии) используется ваттметр (счетчик электроэнергии), построенный как прибор индукционной системы. Для определения мощности (и электроэнергии) необходимо измерение напряжения U и силы тока I в цепи.
| W |
| ваттметр |
| R н |
| Рис. 1.41 |
Мощность определяется как произведение
P = U*I,
поэтому данные измерительные приборы имеют две пары контактов
– контакты сверху и снизу прибора, изображенного на рис. 1.41, подключаются к Ш-образному электромагниту и используются для измерения напряжения;
– контакты слева и справа от прибора подключаются к П-образному электромагниту и используются для измерения тока.
Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.
· Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна:
· Одномодовые оптоволокна
· Мультимодовые оптоволокна
· Оптоволокна с градиентным показателем преломления
· Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.
Из-за физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.
Принцип передачи света внутри оптоволокна был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.), но развитие современных оптоволокон началось в 1950-х годах. Они стали использоваться в связи несколько позже, в 1970-х; с этого момента технический прогресс значительно увеличил диапазон применения и скорость распространения оптоволокон, а также уменьшил стоимость систем оптоволоконной связи.
