Измеряемой механической

Измерением называют операцию сравнения измеряемой физической величины с величиной такого же рода, принятой за единицу. Измерения невозможны без соответствующих технических средств. К средствам измерений, в частности, относятся: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи.

При выполнении косвенных измерений микропроцессорная система автоматически в соответствии с заданной программой выбирает режимы измерений, запоминает результаты прямых измерений, проводит необходимые вычисления и выводит найденное значение измеряемой физической величины на дисплей. Хотя измерения по своей природе остаются косвенными, экспериментатор воспринимает их как прямые.

Поэтому для оценки этой составляющей погрешности необходимо нормировать некоторые характеристики, отражающие свойство СИ отбирать или отдавать энергию через свои входные или выходные цепи и позволяющие определить изменение измеряемой физической величины, происходящее в результате этого обмена. Для средств электрических измерений эта задача решается просто, путем нормирования входных и выходных полных сопротивлений СИ, причем эти сопротивления цепей СИ сравнительно просто контролировать при поверке

Измерительный преобразователь (ИП) — это средство измерений, предназначенное для преобразования входного измерительного сигнала (измеряемой величины) в выходной сигнал, более удобный для дальнейшего преобразования, передачи, обработки вычислительными устройствами или хранения, но непригодный для непосредственного восприятия наблюдателем. В отличие от измерительного преобразователя измерительный прибор является средством измерений, вырабатывающим выходной сигнал в форме, позволяющей наблюдателю непосредственно воспринять значение измеряемой физической величины.

Измерительное устройство состоит из чувствительного элемента и датчика. Чувствительный элемент реагирует на изменения измеряемой физической величины. Датчик преобразует эти изменения в электрические сигналы.

Процесс измерения состоит в сравнении измеряемой физической величины с ее значением, принятым за единицу.

В процессе измерений определяется отношение измеряемой физической величины к ее значению, принятому за единицу. Выбор этого единичного значения связан с учетом многих факторов.

Результат измерения — именованное число, найденное путем измерения физической величины. Одна из основных задач измерения — оценка степени приближения или разности между истинным и действительным значениями измеряемой физической величины — погрешности измерения. Погрешность измерения — это отклонение результата измерения

Точность измерения — степень близости результата измерения к истинному значению измеряемой физической величины. Электроизмерительные приборы делятся по степени точности на девять классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Число класса точности — это выраженное в процентах отношение наибольшей допустимой абсолютной погрешности к номинальной измеряемой прибором величине. Номинальная величина равна верхнему пределу измерения прибора.

Измерительные приборы различают по виду измеряемой физической величины: амперметры, миллиамперметры, микроамперметры для измерения переменного и постоянного тока; 'вольтметры, милливольтметры, микровольтметры для измерения переменного или постоянного напряжения; частотомеры, для измерения частоты переменного тока; омметры, мегомметры для измерения сопротивления элементов электрической цепи; комбинированные или универсальные приборы для измерения тока, напряжения, сопротивления, частоты и др., называемые также мультиметрами; ваттметры для измерения мощности в электрических цепях; счетчики для измерения активной и реактивной энергии электроприемников, приборы для измерения индуктивности и емкости элементов электрической цепи; фазометры для измерения коэффициента мощности или угла; осциллографы для наблюдения или регистрации измеряемых величин, генераторы сигналов и т.д.

дельным значением основной приведенной погрешности 5пртах, что означает постоянство предельной абсолютной погрешности Атах или независимость погрешности от значения измеряемой физической величины х. В этом случае прибор имеет только аддитивную погрешность ( 1.1, а).

Титанат бария. Практическое применение нашли не монокристаллы, а поляризованная керамика титаната бария. Свойства керамики титаната бария зависят от состава и технологии ее изготовления, а также от значений поляризующего напряжения и механического напряжения, обусловленного измеряемой механической величиной. Кроме того, необходимо учитывать изменение свойств керамики титаната бария во времени, т. е. ее старение (примерно на 20% в течение двух лет).

Таким образом, у преобразователя ( 4-1, а) естественной входной величиной является перемещение сердечника, а выходной— изменение индуктивности обмотки. Подобные преобразователи, преобразующие значение измеряемой (механической) величины в значение индуктивности, называют индуктивными.

Типы индуктивных преобразователей. На 4- 10, а изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазором 8, длина которого изменяется под действием измеряемой механической величины Р (сосредоточенной силы, давления, линейного перемещения). Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, а значит и индуктивность катушки, надетой на сердечник и включенной в цепь переменного тока. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к соответствующему изменению ее полного сопротивления Z. Таким образом, возникает функциональная зависимость между измеряемой механической величиной Р и электрическим сопротивлением Z преобразователя: Z = f(P) и AZ = /(AP).

ЁЗТеЛьно, и изменение индуктивности катушки является функцией измеряемой механической величины Р. Этот тип преобразователя особенно интересен для измерения значительных перемещений сердечника.

В качестве примера рассмотрим измерение уровня жидкости индуктивным датчиком ( 10.16). Принцип работы прибора основан на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменений воздушного зазора) под действием измеряемой механической величины. Железный сердечник 2 связан с поплавком 3, перемещение которого влияет на индуктивность катушки /. При изменении индуктивности катушки происходит изменение ее индуктивного сопротивления и тока в ее цепи.

Для поддержания отклонения стрелки измерительного прибора (и вообще, сигнала измерительной аппаратуры), эквивалентного постоянной силе, из-за непрерывных потерь необходим непрерывный поток энергии, т. е. расход мощности, на выходных клеммах датчика. Такой расход мощности у параметрических датчиков принципиально возможен, поскольку поступление энергии обеспечено вспомогательным источником. У генераторных датчиков постоянная электрическая мощность может отбираться только тогда, когда источник силы обеспечивает необходимое непрерывное питание. Это, однако, возможно лишь в том случае, когда существуют временные изменения измеряемой механической величины.

Если в качестве эквивалента измеряемой механической величины используется значение диэлектрического смещения (соответствует изменению заряда) в Х-плоскости, то из уравнений (3.75) и (3.76)

д) индуктивные датчики, основанные на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменении воздушного ^ зазора) под действием измеряемой механической величины: силы, давления, линейного перемещения;

д) индуктивные датчики, в основу которых положено изменение индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменении воздушного зазора) под действием измеряемой механической величины: силы, давления, линейного перемещения;

В качестве примера рассмотрим измерение уровня жидкости индуктивным датчиком ( 2 ?4). Принцип работы прибора основан на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменений воздушного зазора} под действием измеряемой механической величины. Железный сердечник 2 связан с поплавком 3, перемещение которого влияет на индуктивность катушки 1. При изменении индуктивности катушки происходит изменение ее индуктивного сопротивления и тока в ее цепи.

Современные тензометрические системы строятся в большинстве случаев на основе мостовых схем с полупроводниковыми тензорезисторными ИП, которые питаются от источников постоянного тока с высокостабилизированным напряжением. Измерительное напряжение, возникающее в диагонали моста, прямо пропорционально изменению сопротивления тензорези-стора, а вместе с тем и измеряемой механической величине, вызвавшей это изменение.

Уитстона. Она содержит два или четыре полупроводниковых тензорезистора, сопротивления которых на линейном участке изменяются пропорционально изменению деформации. Выходное напряжение Um на измерительной диагонали моста является мерой, эквивалентной измеряемой механической величине. Мост, как правило, питается постоянным током от высокостабильного блока питания. Для полупроводниковых измерительных преобразователей рассматриваемой измерительной системы характерно, что номинальному значению измеряемой величины AN соответствует выходное напряжение UmN = = 100 мВ при нагрузке в 1 кОм (фиг. 9.1). Такое относительно высокое выходное напряжение допускает при сохранении величины сопротивления нагрузки 1 кОм непосредственную регистрацию с помощью стрелочного прибора, самописца или других подобных устройств. Если же измеряемая величина значительно меньше номинального значения, если необходимо провести измерения в относительно узком интервале изменения измеряемой величины или если для последующей регистрации необходим высокий уровень сигнала, рекомендуется использовать регистрирующий прибор с предварительным усилением Сигнала (например, HLA111, фиг. 9.2),