СЕВАСТОПОЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ЯДЕРНОЇ ЕНЕРГІЇ ТА ПРОМИСЛОВОСТІ
Реферат
з дисципліни ОМЕТ
Тема: Вимірювальні перетворювачі. Класифікація, принцип дії, електричні схеми, режим роботи, метрологічні характеристики та області застосування
Студента Групи ЕСЕ 22-у
Левицького Павла Володимировича
Перевірив ----------------------------- (------------------)
Севастополь
2008
Введення
Конкретні методи вимірювань визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідної точністю результату, швидкістю процесу вимірювання, умовами, при яких проводяться вимірювання, і рядом інших ознак. Кожну фізичну величину можна виміряти кількома методами, які можуть відрізнятися один від одного особливостями як технічного, так і методичного характеру. У відношенні технічних особливостей можна сказати, що існує безліч методів вимірювання, і по міру розвитку науки і техніки, число їх усе збільшується. З методичної сторони всі методи вимірювань піддаються систематизації та узагальнення за загальним характерними ознаками. Розгляд та вивчення цих ознак допомагає не тільки правильному вибору методу та його співставлення з іншими, але й істотно полегшує розробку нових методів вимірювання. Для прямих вимірювань можна виділити декілька основних методів: метод безпосередньої оцінки, диференціальний метод, нульовий метод і метод збігів. При непрямих вимірах широко застосовується перетворення вимірюваної величини в процесі вимірювань. Якщо ми проаналізуємо відомі нам процеси вимірювань, то виявимо, що в переважній більшості випадків ми отримуємо числове значення вимірюваної величини, тільки після того, як тим чи іншим способом видозмінимо її. Розглянемо як приклад вимірювання маси тіла, яку ми вимірюємо з допомогою звичайних равноплечіе ваг. Під дією земного тяжіння створюються сили. Маса тіла разом з цими силами тисне на одну чашку, а маса гирь - на іншу. Підбираючи гирі, ми добиваємося рівноваги, тобто рівність цих сил. Це дає нам право сказати, що маса зважується тіла дорівнює масі гир, приймаючи, що сила земного тяжіння на відстані між чашками залишається однієї і тієї ж. Як бачимо, для вимірювання маси нам довелося перетворити маси тіла і гир у сили, а для порівняння сил між собою перетворити їх дія в механічне переміщення важелів ваг. Наведений приклад показує, що навіть прості вимірювання проводяться шляхом перетворення вимірюваної величини. Необхідно відзначити, що перетворення вимірюваних величин завжди таять у собі небезпека внесення погрішностей. Наприклад, при зважуванні, описаному вище, ми не врахували закону Архімеда, у відповідності з яким вага тіла, що знаходиться в якої - небудь середовищі, зменшується на вагу витісненого тілом об'єму середовища, якщо щільність матеріалу гир відрізняється від густини речовини зважується тіла. Іншими словами, обсяг витісненого повітря різний, при зважуванні вплив цього явища може спотворити результат. Правда цей вплив виявляється дуже невеликим і враховувати його доводиться тільки при точних зважуваннях, зокрема, при зважуванні дорогоцінних металів. Основним висновком зі сказаного є те, що в переважній більшості випадків вимірювання пов'язані з перетворенням вимірюваної величини.
1. Вимірювальні перетворювачі. Класифікація, принцип дії, електричні схеми, режим роботи, метрологічні характеристики та області застосування
1.1 Метрологічні терміни та визначення
Вимірювання проводяться з допомогою технічних засобів вимірювань. Основні види засобів вимірювань наступні: - міра - засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру, наприклад, міра маси - гиря; - вимірювальний прилад-це засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації в формі, доступній для безпосереднього сприйняття оператором. - Вимірювальний перетворювач-це засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки і зберігання, але не подається безпосередньо сприйняттю оператором. Вимірювальні перетворювачі в залежності від їх призначення підрозділяються на первинні, проміжні, які передають, масштабні і інші. - первинний вимірювальний перетворювач - це перетворювач, до якого підведена вимірювана величина. Передавальний вимірювальний перетворювач призначений для дистанційної передачі сигналу вимірювальної інформації, масштабний вимірювальний перетворювач - для зміни вимірюваної величини в заданий число раз.
- вимірювальне пристрій - це засіб вимірювань, що складається з вимірювальних приладів та вимірювальних перетворювачів. У залежності від призначення вимірювальні пристрої підрозділяються на первинні та вторинні. - Вимірювальні інформаційні системи - це вимірювальний пристрій, яке здійснює багатоканальне вимір і обробку інформації по деякому заданому алгоритмом.
1.2 Фізичні основи перетворювачів
1.2.1 Резистивні перетворювачі
реостатного перетворювачі
реостатного перетворювачем називають реостат, рухливий контакт якого переміщується в відповідності зі значенням вимірюваної величини. Природна вхідна величина реостатного перетворювача - переміщення, вихідна - активний опір.
Використовують реостатні перетворювачі двох основних типів: дротові і плівкові. Найбільше поширення набули дротяні перетворювачі, схема конструкції яких приведена на рис. 1, а. На нерухомий каркас щільно намотують ізольований провід, який утворює обмотку з опором R. Обмотка включається в ланцюг постійного напруги V. На обмотці очищається від ізоляції "контактна доріжка", за якою може переміщатися щітка 1, жорстко закріплена в щіткотримачі 2. При цьому створюється змінна контактна пара: щітка - контактна доріжка. Каркас перетворювача виготовляють з ізоляційних матеріалів: ебоніту, текстоліту, радіокераміки та інших. Найбільш поширеними матеріалами
Рис. 1. Реостатні перетворювачі
Провід є манганін, константан, а також сплави з благородних металів; золота з нікелем, срібла з міддю та інших. Діаметр дроту змінюється, в межах 0,03-0,1 мм для прецизійних реостатів і досягає 0,3 мм в грубих реостатах. Щітку виконують у вигляді двох-трьох дротиків діаметром 0,1-0,2 мм. Каркас може мати не тільки прямокутну, але і більш складну форму. Для отримання нелінійної характеристики використовують фігурні каркаси (рис. 1,6). Статичною характеристикою реостатного перетворювача є залежність Rвих = f (x) або Uвих = П€ (x), де х - переміщення щітки. Ці Залежно можуть бути лінійними (рис. 1, а) і нелінійними (рис.1, б). На рис.1, а суцільною лінією показана реальна характеристика дротяних реостатних перетворювачів. Ступінчастий вигляд характеристики показує, що при русі щітки в момент переходу від одного витка до іншого опір або напруга змінюється стрибками. За допомогою ступінчастої кривої визначається поріг чутливості або виткових похибка перетворювача. Для лінійного реостата виткових похибка визначається.
Рис. 2. Схеми включення реостатних перетворювачів
Найбільш поширені схеми включення реостатних перетворювачів наведені на рис.2. Недолік перших трьох схем - нелінійна залежність струму від переміщення движка. Значно меншу нелінійність мають мостові схеми (рис. 2.г і д). Розрахунок лінійного реостатного перетворювача зводиться до визначення діаметра та довжини намотувального проводу, а також геометричних розмірів каркаса. Реостатні перетворювачі застосовують для вимірювання переміщень. У поєднанні з пружними елементами їх використовують в датчиках для вимірювання зусиль і тисків. Основний недолік реостатних перетворювачів - наявність тертьових контакту, яке призводить, з одного боку, до зменшення надійності, з іншого - до виникнення похибки перетворювача внаслідок зміни контактного опору. Під багатьох випадках небажане явище - н...
