Mitteelektriliste suuruste elektrilised mõõtmised

Erinevate mitteelektriliste suuruste (nihked, jõud, temperatuurid jne) mõõtmine elektriliste meetoditega toimub seadmete ja instrumentide abil, mis muudavad mitteelektrilised suurused elektriliselt sõltuvateks suurusteks, mida mõõdetakse elektriliste mõõteriistadega kaalud, mis on kalibreeritud mõõdetud mitteelektriliste suuruste ühikutes.

Mitteelektriliste suuruste muundurid elektrilisteks või mis tahes elektrilise või magnetilise parameetri (takistus, induktiivsus, mahtuvus, magnetiline läbilaskvus jne) muutumise alusel mõõdetud suuruse mõjul parameetrilisteks jagatud andurid ja generaator, milles mõõdetud mitteelektriline suurus teisendatakse e. jne. (induktsioon, termoelektriline, fotoelektriline, piesoelektriline ja teised). Parameetrilised muundurid vajavad välist elektrienergiaallikat ja generaatorid ise on toiteallikad.

Sama anduriga saab mõõta erinevaid mitteelektrilisi suurusi ja vastupidi, mis tahes mitteelektrilisi suurusi saab mõõta erinevat tüüpi andurite abil.

Lisaks muunduritele ja elektrilistele mõõteseadmetele on mitteelektriliste suuruste mõõtmise paigaldistel vaheühendused — stabilisaatorid, alaldid, võimendid, mõõtesillad jne.

Lineaarnihkete mõõtmiseks kasutada induktiivmuundureid — elektromagnetseadmeid, milles liikuva osaga ühendatud ferromagnetilise magnetahela või armatuuri liigutamisel muutuvad elektri- ja magnetahela parameetrid.

Oluliste nihete elektriliseks väärtuseks teisendamiseks kasutatakse muundurit, millel on liikuv ferromagnetiline translatsiooniliselt liikuv magi-juht (joonis 1, a). Kuna magnetahela asend määrab muunduri induktiivsuse (joonis 1, b) ja seega ka selle impedantsi, siis elektrienergia allika stabiliseeritud pingega konstantse sagedusega vahelduvpingega, mis toidab vooluahelat muundur, vastavalt voolule on võimalik magnetahelaga mehaaniliselt ühendatud detaili liikumine on hinnanguliselt ... Instrumendi skaala on gradueeritud sobivates mõõtühikutes, näiteks millimeetrites (mm).

Riis. 1. Liigutatava ferromagnetilise magnetahelaga induktsioonmuundur: a — seadme skeem, b — muunduri induktiivsuse sõltuvuse graafik selle magnetahela asendist.

Väikeste nihkete teisendamiseks elektriliseks mõõtmiseks mugavaks väärtuseks kasutatakse muutuva õhuvahega andureid mähise ja armatuuriga hobuseraua kujul (joon. 2, a), mis on liikuva osaga kindlalt ühendatud. Armatuuri iga liikumine toob kaasa voolu / mähise muutuse (joonis 2, b), mis võimaldab elektrilise mõõteseadme skaalat kalibreerida mõõtühikutes, näiteks mikromeetrites (μm), püsival vahelduvpingel stabiilse sagedusega.

Riis. 2. Muutuva õhuvahega induktsioonmuundur: a — seadme diagramm, b — muunduri mähise voolu sõltuvuse graafik magnetsüsteemi õhupilust.

Kahe identse magnetsüsteemi ja ühe ühise armatuuriga diferentsiaalinduktiivmuundurid, mis paiknevad sümmeetriliselt kahe sama pikkuse õhuvahega magnetahelaga (joon. 3), milles armatuuri lineaarne liikumine keskasendist muudab mõlemat õhuvahet võrdselt, kuid erinevate tunnustega, mis rikuvad eelbalanseeritud nelja mähise vahelduvvoolu silla tasakaalu. See võimaldab hinnata armatuuri liikumist silla mõõtediagonaali voolu järgi, kui see saab võimsust konstantse sagedusega stabiliseeritud vahelduvpingel.

Riis. 3. Diferentsiaalinduktiivmuunduri seadme skeem.

Kasutatakse erinevate konstruktsioonide osades ja sõlmedes tekkivate mehaaniliste jõudude, pingete ja elastsete deformatsioonide mõõtmiseks traat - tõmbemuundurid, mis deformeerumisel koos uuritavate osadega muudavad nende elektritakistust.Tavaliselt on deformatsioonimõõturi takistus mitusada oomi ja selle takistuse suhteline muutus on kümnendik protsenti ja sõltub deformatsioonist, mis elastsuse piirides on otseselt võrdeline rakendatavate jõudude ja sellest tulenevate mehaaniliste pingetega.

Tensoandurid on valmistatud suure takistusega siksaktraadina (konstantaan, nikroom, manganiin) läbimõõduga 0,02-0,04 mm või spetsiaalselt töödeldud vaskfooliumist paksusega 0,1-0,15 mm, mis suletakse bakeliitlakk kahe õhukese paberikihi vahele ja kuumtöötlemisele (joon. 4, a).

Riis. 4. Tenomeeter: a — seadme skeem: 1 — deformeeritav osa, 2 — õhuke paber, 3 — traat, 4 — liim, 5 — klemmid, b — vooluring tasakaalustamata takistisilla ühendamiseks õla külge.

Valmistatud tensoandur liimitakse hästi puhastatud deformeeritavale osale väga õhukese isoleeriva liimikihiga nii, et detaili eeldatava deformatsiooni suund langeb kokku traadiaasade pikkade külgede suunaga. Kere deformeerumisel tajub liimitud tensoandur sama deformatsiooni, mis muudab andurjuhtme mõõtmete muutumise tõttu nii selle elektritakistust kui ka selle materjali struktuuri, mis mõjutab traadi eritakistust.

Kuna deformatsioonimõõturi takistuse suhteline muutus on otseselt võrdeline uuritava keha lineaarse deformatsiooniga ja vastavalt ka sisemiste elastsusjõudude mehaaniliste pingetega, siis kasutades galvanomeetri näitu mõõtediagonaalil. mõõdetud mehaaniliste suuruste väärtust saab hinnata eelbalansseeritud takistisild, mille üheks haruks on tensoandur (joonis 4, b).

Tasakaalustamata takistite silla kasutamine eeldab toiteallika pinge stabiliseerimist või magnetoelektrilise suhte kasutamist elektrilise mõõteseadmena, mille näitudel muutub pinge ± 20% piires skaalal näidatud nimipingest. seadmel ei ole olulist mõju.

Kasuta termotundlikke ja termoelektrilisi andureid erinevate kandjate temperatuuri mõõtmiseks... Soojustundlike muundurite hulka kuuluvad metallist ja pooljuhttermistorid, mille takistus sõltub suuresti temperatuurist (joon. 5, a).

Kõige levinumad on plaatina termistorid temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -260 kuni +1100 ° C ja vasktermistorid temperatuurivahemikus -200 kuni +200 ° C, samuti negatiivse elektritakistuse koefitsiendiga pooljuhttermistorid - termistorid , mida iseloomustab kõrge tundlikkus ja väikesed mõõtmed võrreldes metalltermistoridega, temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -60 kuni +120 ° C.

Temperatuuritundlike andurite kaitsmiseks kahjustuste eest asetatakse need õhukese seinaga terastorusse, millel on tihendatud põhi ja seade juhtmete ühendamiseks tasakaalustamata takistisilla juhtmetega (joonis 5, b), mis võimaldab seda teha. mõõdetud temperatuuri hindamiseks piki mõõte diagonaali voolu.Arvestina kasutatav magnetoelektrilise suhte skaala on gradueeritud Celsiuse kraadides (°C).

Riis. 5. Termistorid: a — metallide suhtelise takistuse muutuse sõltuvuse graafikud temperatuurist, b — vooluahel termistoride ühendamiseks tasakaalustamata takistisilla haruga.

Termoelektrilised temperatuuriandurid — termopaarid, väikese e. genereerimine jne. c) kahe erineva metalli segu kuumutamisel asetatakse need mõõdetud temperatuuride piirkonda plastikust, metallist või portselanist kaitsvasse kesta (joonis 6, a, b).

Riis. 6. Termopaarid: a — d sõltuvuse graafikud jne. lk termopaaride temperatuuri kohta: TEP-plaatina-roodium-plaatina, TXA-kromeel-alumel, THK-kromel-copel, b-kooste diagramm temperatuuri mõõtmiseks termopaari abil.

Termopaari vabad otsad on homogeensete juhtmetega ühendatud magnetoelektrilise millivoltmeetriga, mille skaala on gradueeritud Celsiuse kraadides. Kõige laialdasemalt kasutatavad termopaarid on: plaatina-roodium - plaatina temperatuuride mõõtmiseks kuni 1300 ° C ja lühiajaliselt kuni 1600 ° C, kromel-alumel temperatuuride jaoks, mis vastavad näidatud režiimidele - 1000 ° C ja 1300 ° C ja kromel-bastard, mis on ette nähtud temperatuuride pikaajaliseks mõõtmiseks kuni 600 ° C ja lühiajaliseks - kuni 800 ° C.

Elektrilised meetodid erinevate mitteelektriliste suuruste mõõtmiseks.Praktikas on laialdaselt kasutusel, kuna tagavad suure mõõtmistäpsuse, erinevad laias mõõdetud väärtuste vahemikus, võimaldavad mõõtmisi ja nende registreerimist märkimisväärsel kaugusel kontrollitava objekti asukohast, ning annab ka võimaluse teostada mõõtmisi raskesti ligipääsetavates kohtades.