Pengukuran elektrik bagi kuantiti bukan elektrik

Pengukuran pelbagai kuantiti bukan elektrik (anjakan, daya, suhu, dll.) dengan kaedah elektrik dijalankan dengan bantuan peranti dan instrumen yang menukar kuantiti bukan elektrik kepada kuantiti bergantung elektrik, yang diukur dengan alat pengukur elektrik dengan baki yang ditentukur dalam unit kuantiti bukan elektrik yang diukur.

Penukar kuantiti bukan elektrik kepada elektrik atau sensor dibahagikan kepada parametrik berdasarkan perubahan mana-mana parameter elektrik atau magnet (rintangan, kearuhan, kemuatan, kebolehtelapan magnet, dll.) di bawah pengaruh kuantiti yang diukur, dan penjana di mana kuantiti bukan elektrik yang diukur diubah menjadi e. dan lain-lain. (aruhan, termoelektrik, fotoelektrik, piezoelektrik dan lain-lain). Penukar parametrik memerlukan sumber luaran kuasa elektrik, dan unit penjana sendiri ialah sumber kuasa.

Transduser yang sama boleh digunakan untuk mengukur kuantiti bukan elektrik yang berbeza sebaliknya, pengukuran sebarang kuantiti bukan elektrik boleh dilakukan menggunakan pelbagai jenis transduser.

Sebagai tambahan kepada penukar dan peranti pengukur elektrik, pemasangan untuk mengukur kuantiti bukan elektrik mempunyai sambungan perantaraan — penstabil, penerus, penguat, jambatan pengukur, dsb.

Untuk mengukur anjakan linear, gunakan transduser induktif — peranti elektromagnet di mana parameter litar elektrik dan magnet berubah apabila menggerakkan litar magnet feromagnetik atau angker yang disambungkan ke bahagian yang bergerak.

Untuk menukar anjakan ketara kepada nilai elektrik, transduser dengan konduktor magi yang bergerak secara translasi feromagnetik boleh digunakan (Rajah 1, a). Oleh kerana kedudukan litar magnet menentukan kearuhan penukar (Rajah 1, b) dan, oleh itu, impedansnya, maka dengan voltan stabil sumber tenaga elektrik dengan voltan berselang-seli frekuensi malar menyuap litar a penukar, mengikut arus ia adalah mungkin untuk pergerakan bahagian yang disambungkan secara mekanikal ke litar magnet dianggarkan ... Skala instrumen adalah lulus dalam unit ukuran yang sesuai, contohnya dalam milimeter (mm).

nasi. 1. Penukar induktif dengan litar magnet feromagnetik alih: a — gambar rajah peranti, b — graf pergantungan induktansi penukar pada kedudukan litar magnetnya.

Untuk menukar anjakan kecil kepada nilai yang sesuai untuk pengukuran elektrik, transduser dengan jurang udara berubah-ubah digunakan dalam bentuk ladam dengan gegelung dan angker (Rajah 2, a), yang disambungkan dengan kukuh ke bahagian yang bergerak. Setiap pergerakan angker membawa kepada perubahan dalam arus / dalam gegelung (Rajah 2, b), yang membolehkan skala alat pengukur elektrik ditentukur dalam unit ukuran, contohnya, dalam mikrometer (μm), pada voltan ulang-alik malar dengan frekuensi yang stabil.

nasi. 2. Penukar induktif dengan jurang udara berubah-ubah: a — gambar rajah peranti, b — graf pergantungan arus gegelung penukar pada jurang udara dalam sistem magnetik.

Penukar induktif pembezaan dengan dua sistem magnet yang sama dan satu angker sepunya, terletak secara simetri pada dua litar magnet dengan jarak udara yang sama panjang (Rajah 3), di mana pergerakan linear angker dari kedudukan tengahnya mengubah kedua-dua jurang udara sama, tetapi dengan pelbagai tanda yang mengganggu keseimbangan jambatan AC empat gegelung pra-seimbang. Ini memungkinkan untuk menganggarkan pergerakan angker mengikut arus pepenjuru pengukur jambatan, jika ia menerima kuasa pada voltan berselang-seli yang stabil dengan frekuensi malar.

nasi. 3. Skim peranti penukar induktif pembezaan.

Gunakan untuk mengukur daya mekanikal, tegasan dan ubah bentuk keanjalan yang berlaku pada bahagian dan pemasangan pelbagai struktur dawai - transduser tegangan, yang, apabila cacat, bersama-sama dengan bahagian yang dikaji, mengubah rintangan elektriknya.Lazimnya, rintangan tolok terikan ialah beberapa ratus ohm, dan perubahan relatif dalam rintangannya ialah sepersepuluh peratus dan bergantung kepada ubah bentuk, yang dalam had elastik adalah berkadar terus dengan daya yang dikenakan dan tegasan mekanikal yang terhasil.

Tolok terikan dibuat dalam bentuk dawai zigzag rintangan tinggi (constantan, nichrome, manganin) dengan diameter 0.02-0.04 mm atau dari kerajang tembaga yang diproses khas dengan ketebalan 0.1-0.15 mm, yang dimeterai dengan varnis bakelit di antara dua lapisan kertas nipis dan tertakluk kepada rawatan haba (Rajah 4, a).

nasi. 4. Tenometer: a — gambar rajah peranti: 1 — bahagian boleh ubah bentuk, 2 — kertas nipis, 3 — wayar, 4 — gam, 5 — terminal, b — litar untuk menyambungkan jambatan perintang yang tidak seimbang ke lengan.

Tolok terikan yang dibuat dilekatkan pada bahagian boleh ubah bentuk yang telah dibersihkan dengan baik dengan lapisan gam penebat yang sangat nipis supaya arah ubah bentuk yang dijangkakan bahagian itu bertepatan dengan arah sisi panjang gelung wayar. Apabila badan itu cacat, tolok terikan terpaku merasakan ubah bentuk yang sama, yang mengubah rintangan elektriknya disebabkan oleh perubahan dalam dimensi wayar penderia, serta struktur bahannya, yang mempengaruhi rintangan khusus wayar.

Oleh kerana perubahan relatif dalam rintangan tolok terikan adalah berkadar terus dengan ubah bentuk linear badan yang dikaji dan, dengan itu, dengan tegasan mekanikal daya kenyal dalaman, maka, menggunakan bacaan galvanometer pada pepenjuru ukuran jambatan perintang pra-seimbang, salah satu lengannya ialah tolok terikan, boleh menganggar nilai kuantiti mekanikal yang diukur (Rajah 4, b).

Penggunaan jambatan perintang yang tidak seimbang memerlukan penstabilan voltan sumber kuasa atau penggunaan nisbah magnetoelektrik sebagai alat pengukur elektrik, pada bacaannya perubahan voltan dalam ± 20% daripada voltan nominal yang ditunjukkan pada skala peranti tidak mempunyai kesan yang ketara.

Gunakan transduser termosensitif dan termoelektrik untuk mengukur suhu pelbagai media... Transduser termosensitif termasuk termistor logam dan semikonduktor, yang rintangannya bergantung pada suhu (Rajah 5, a).

Yang paling meluas ialah termistor platinum untuk mengukur suhu dalam julat dari -260 hingga +1100 ° C dan termistor tembaga untuk julat suhu dari -200 hingga +200 ° C, serta termistor semikonduktor dengan pekali negatif rintangan elektrik — termistor , dicirikan oleh kepekaan tinggi dan saiz kecil berbanding termistor logam, untuk mengukur suhu dari -60 hingga +120 ° C.

Untuk melindungi transduser sensitif suhu daripada kerosakan, ia diletakkan di dalam tiub keluli berdinding nipis dengan bahagian bawah yang dimeterai dan peranti untuk menyambung wayar ke wayar jambatan perintang yang tidak seimbang (Rajah 5, b), yang membolehkannya untuk menganggar suhu yang diukur sepanjang arus pepenjuru penyukat. Skala nisbah magnetoelektrik yang digunakan sebagai meter adalah bergraduat dalam darjah Celsius (°C).

nasi. 5. Termistor: a — graf pergantungan perubahan rintangan relatif logam pada suhu, b — litar untuk menyambungkan termistor ke lengan jambatan perintang yang tidak seimbang.

Transduser suhu termoelektrik — termokopel, penjanaan e. kecil, dsb. c. di bawah pengaruh pemanasan sebatian dua logam yang berbeza, ia diletakkan di dalam plastik pelindung, logam atau cangkang porselin di kawasan suhu yang diukur (Rajah 6, a, b).

nasi. 6. Termokopel: a — graf pergantungan d, dsb. hlm untuk suhu termokopel: TEP-platinum-rhodium-platinum, TXA-chromel-alumel, THK-chromel-copel, gambar rajah pemasangan b untuk mengukur suhu menggunakan termokopel.

Hujung bebas termokopel disambungkan dengan wayar homogen ke milivoltmeter magnetoelektrik, skala yang diijazahkan dalam darjah Celsius. Termokopel yang paling banyak digunakan ialah: platinum-rhodium — platinum untuk mengukur suhu sehingga 1300 ° C dan untuk masa yang singkat sehingga 1600 ° C, chromel-alumel untuk suhu yang sepadan dengan rejim yang ditunjukkan — 1000 ° C dan 1300 ° C dan chromel- bajingan, direka untuk pengukuran jangka panjang suhu sehingga 600 ° C dan jangka pendek - sehingga 800 ° C.

Kaedah elektrik untuk mengukur pelbagai kuantiti bukan elektrik. Ia digunakan secara meluas dalam amalan, kerana ia memberikan ketepatan pengukuran yang tinggi, berbeza dalam julat luas nilai yang diukur, membenarkan pengukuran dan pendaftarannya pada jarak yang agak jauh dari lokasi objek terkawal, dan juga memberi kemungkinan untuk melakukan pengukuran di tempat yang sukar dicapai.