Методи за измерване на мощностните характеристики. Средства и методи за измерване на сила

Определението за сила се съдържа имплицитно в трите закона за движение на Нютон.

1. Всяко тяло е в състояние на покой или равномерно и праволинейно движение, докато някакви сили не го изведат от това състояние.

2. Неуравновесена сила придава ускорение на тялото в посоката, в която действа. Това ускорение е пропорционално на силата и обратно пропорционално на масата на тялото.

3. Ако тялото НОдейства с известна сила върху тялото AT, след това тялото ATдейства със същата, но противоположно насочена сила върху тялото НО.

Въз основа на втория закон на Нютон, единицата за сила се дефинира като произведение на масата и ускорението (F = ma). Има и друга формулировка на втория закон на Нютон. Импулсът на тялото е равен на произведението на неговата маса по скоростта на движение, така че мае скоростта на промяна в импулса. Силата, действаща върху тялото, е равна на скоростта на промяна на неговия импулс. Има различни начини за измерване на силата. Понякога е достатъчно да се балансира силата с товар или да се определи колко разтяга пружината. Понякога силите могат да бъдат изчислени от други наблюдавани величини, като ускорения, когато се обмисля скачане или хвърляне на снаряди. В други случаи е най-добре да използвате едно от многото електрически устройства, известни като механоелектрични преобразуватели. Тези устройства, под действието на приложени сили, генерират електрически сигнали,

които могат да бъдат усилени и регистрирани под формата на произволен запис и преобразувани в стойности на сила.

Силата на действието на човек зависи от състоянието на даден човек и неговите волеви усилия, тоест желанието да покаже едно или друго количество сила, по-специално максимална сила, както и от външни условия, по-специално от параметрите на двигателните задачи, например, ставните ъгли в биосхемите на тялото.

Постиженията в почти всички спортове зависят от нивото на развитие на силовите качества и следователно методите за контрол и

се обръща значително внимание на подобряването на тези характеристики.

Начини за измерване на сила

Методите за контрол на силата имат дълга история.

Първите механични устройства, предназначени за измерване на човешката сила, са създадени през 18 век. При контролиране на силовите качества обикновено се вземат предвид три групи показатели.

1. Основни: а) моментни стойности на силата във всеки момент на движение (по-специално максимална сила); б) средна сила.

2. Интеграл, като импулса на сила.

3. Диференциал, като градиент на силата.

Максимална силае много илюстративно, но при бързи движения характеризира крайния им резултат сравнително слабо (например, съотношението на максималната сила на отблъскване и височината на скока може да бъде близо до нула).

Според законите на механиката, крайният ефект от действието на сила, в

По-специално, усилието, постигнато в резултат на промяна в скоростта на тялото, се определя от импулса на силата. Ако силата е постоянна, тогава пулсе произведението на силата, умножена на нейната продължителност Si = F∆т). При други условия, например при ударни взаимодействия, изчисленията на импулса на сила се извършват чрез интегриране, поради което индикаторът се нарича интегрален. По този начин най-информативният импулс на сила при

контрол на ударните движения (в бокса, на топката и др.).

Средна сила- това е условен индикатор, равен на коефициента на разделяне на импулса на силата на времето на нейното действие. Въвеждането на средна сила е еквивалентно на предположението, че постоянна сила (равна на средната) е действала върху тялото през същото време.

Има два начина за регистриране на силовите качества:

1) без измервателно оборудване (в този случай оценката на нивото на силова тренировка се извършва според максималното тегло, което спортистът може да вдигне или задържи);

2) с помощта на измервателни уреди - динамометри

или динамометри.

Всички измервателни процедури се извършват със задължителните

спазване на общия контрол на физическата годност

метрологични изисквания. Необходимо е също така стриктно

отговарят на специфичните изисквания за измерване на сила

1) дефинирайте и стандартизирайте при многократни опити

позицията на тялото (ставата), в която се извършва измерването;

2) вземете предвид дължината на сегментите на тялото при измерване на моменти

3) вземете предвид посоката на вектора на силата.

Контрол на силата без измерване устройства. В масовия спорт нивото на развитие на силовите качества често се оценява по резултатите от състезателни или тренировъчни упражнения. Има два начина за контрол: преки и косвени. В първия случай максималната сила съответства на максималното тегло, което един атлет може да вдигне с технически относително просто движение (например, лежанка). Във втория случай се измерва не толкова абсолютната сила, колкото скоростно-силовите качества или силовата издръжливост. За целта използвайте упражнения като дълги и високи скокове от място, хвърляне на пълнени топки, набирания и т.н.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.Allbest.ru/

Въведение

1. Обща информация за измерената стойност

2. Преглед на методите за измерване

3. Описание на индуктивния преобразувател

3.1 Несигурност на индуктивните преобразуватели

3.2 Измервателни вериги на индуктивни преобразуватели

4. Изчисляване на основните параметри на преобразувателя

5. Изчисляване на мостовата верига

6. Определяне на грешката на индуктивен преобразувател

Заключение

Библиография

Въведение

Измервателните преобразуватели са технически устройства, които преобразуват стойности и образуват канал за предаване на измервателна информация. Когато се описва принципът на действие на измервателно устройство, което включва серия от измервателни преобразуватели, той често се представя под формата на функционална блокова схема (измервателна верига), която отразява функциите на отделните му части под формата на взаимосвързани символни блокове.

Основните характеристики на измервателния преобразувател са функцията на преобразуване, чувствителността, грешката.

Измервателните преобразуватели могат да бъдат разделени на три класа: пропорционални, функционални и оперативни.

Пропорционалните са проектирани да възпроизвеждат по подобен начин входния сигнал в изходния сигнал. Вторият - да се изчисли някаква функция от входния сигнал; третият - за получаване на изходен сигнал, който е решение на някакво диференциално уравнение. Работните преобразуватели са инерционни, тъй като тяхната стойност на изходния сигнал по всяко време зависи не само от входната стойност в същото време. Но и от нейните стойности в предишните моменти от времето.

При проектирането на специализиран нестандартен уред за измерване трябва да се вземат предвид основните организационни и технически форми на контрол, мащаба на производство, характеристиките на измерваните обекти, необходимата точност на измерване и други технически и икономически фактори.

В нашия случай се проектира само преобразувателят и следователно някои от тези фактори могат да бъдат пренебрегнати. Ние се грижим само за необходимата точност на измерване на даден параметър. Всяка измервателна задача започва с избора на първичен преобразувател - "сензор", способен да преобразува първоначалната информация (всякакъв вид деформация, кинематичен параметър на движение, температурни промени и т.н.) в сигнал, който подлежи на последващо изследване. Първичният преобразувател е началната връзка на измервателната система. Преобразувателят в тази курсова работа е индуктивен преобразувател.

1 . Общинтелигентностотносноизмеримиразмер

Силата е векторна физическа величина, която е мярка за интензивността на въздействието върху дадено тяло на други тела, както и полета. Силата, приложена към масивно тяло, е причина за промяна в скоростта му или за поява на деформации и напрежения в него.

Силата като векторна величина се характеризира със своя модул, посока и точка на приложение на силата. Използва се и понятието линия на действие на сила, обозначаваща права линия, минаваща през точката на приложение на силата, по която е насочена силата.

Единицата за сила в SI е нютон (N). Нютон е сила, която дава на маса от 1 kg в посоката на тази сила ускорение от 1 m / s 2.

При технически измервания са разрешени единици за сила:

1 kgf (килограм-сила) = 9,81 N;

1 tc (тонна сила) = 9,81 x 103 N.

Силата се измерва с помощта на динамометри, силомерни машини и преси, както и чрез натоварване с тежести и тежести.

Динамометри - устройства, които измерват силата на еластичност.

Динамометрите са три вида:

DP - пружина,

DG - хидравличен,

· DE - електрически.

Според метода на записване на измерените сили динамометрите се делят на:

насочващи - използват се главно за измерване на статични сили, възникващи в конструкции, монтирани на стойки, когато към тях се прилагат външни сили и за измерване на сила на сцепление при плавно движение на продукта;

Броящите и записващите динамометри, които записват променливи сили, най-често се използват за определяне на силата на теглене на парни локомотиви и трактори, тъй като поради силното разклащане и неизбежни ритъци при ускоряване на движението им, както и неравномерно натоварване на продукта, се създават променливи сили.

Най-разпространени са динамометрите с пружина за общо предназначение.

Основните параметри и размери на пружинни динамометри с общо предназначение с устройство за отчитане на скала, предназначени за измерване на статични сили на опън, са определени от GOST 13837.

Границите на измерване и грешката на динамометъра трябва да се определят по един от двата начина:

· изчислено,

съгласно таблици OST 1 00380.

Работните измервателни уреди, използвани в системите за измерване на сила, са дадени в OST 1 00380.

Има различни видове сили: гравитационни, електромагнитни, реактивни, ядрени, слабо взаимодействие, сила на инерция, сила на триене и други. Силите трябва да се измерват в широк диапазон - от 10 -12 N (сили на Ван дер Ваалс) до 10N (удар, тяга). Малките сили се разглеждат в научните изследвания, при тестване на прецизни сензори за сила в системи за управление и др. Силите от 1N до 1MN са характерни за изпитване на оборудване и при определяне на сили в превозни средства, търкалящи машини и др. В някои области на машиностроенето, стоманената валцуване и аерокосмическата техника е необходимо да се измерват сили до 50-100 MN. Грешките при измерване на сила и моменти при технически измервания са 1--2%. Измерването на силата се свежда до измерване на такива физически величини като налягане, ускорение, маса, чиято грешка при измерване в много случаи не трябва да надвишава 0,001%.

2 . Прегледметодиизмеримиколичества

В съвременните технологии измерванията на неелектрически величини (температура, налягане, сили и др.) се използват широко чрез електрически методи. В повечето случаи такива измервания се свеждат до факта, че неелектрическа величина се преобразува в електрическа величина, зависима от нея (например съпротивление, ток, напрежение, индуктивност, капацитет и т.н.), чрез измерване на което става възможно да се определи желаното неелектрическо количество.

Устройство, което преобразува неелектрическо количество в електрическо, се нарича сензор. Сензорите са разделени на две основни групи: параметрични и генераторни. При параметричните сензори неелектрическата величина предизвиква промяна в някои електрически или магнитни параметър: съпротивление, индуктивност, капацитет, магнитна проницаемост и т.н. В зависимост от принципа на действие тези сензори се делят на сензори за съпротивление, индуктивни, капацитивни и т.н. .

Устройствата за измерване на различни неелектрически величини чрез електрически методи намират широко приложение в eps. и локомотиви. Такива устройства се състоят от сензори, някакво електрическо измервателно устройство (галванометър, миливолтметър, милиамперметър, логометър и др.) и междинна връзка, която може да включва електрически мост, усилвател, токоизправител, стабилизатор и др.

Промяна на сила чрез метод на балансиране

Методът се основава на балансиране на измерената сила със силата, създадена от инверсния електромеханичен преобразувател, най-често магнитоелектричен, както и силата на реакция, която възниква в динамичната система. Такива сили включват центростремителна сила, сила на инерция по време на осцилаторно движение, жироскопичен момент.

Обещаващ начин за създаване на високоточни инструменти за измерване на големи сили (от 105 N и повече) е използването на електродинамични инверсни преобразуватели на сила със свръхпроводящи намотки, които ви позволяват да възпроизвеждате сили до 107-108 N с грешка от 0,02- 0,05%.

Жироскопичният метод за измерване на сили се основава на измерване на ъгловата скорост на прецесията на рамката на жироскопа, която възниква под влияние на жироскопичен момент, който балансира измервания момент или момента, създаден от измерената сила. Този метод е намерил приложение в технологията за претегляне.

Реакционната сила се определя уникално от геометрията на системата, масите на клиновете и честотата на тяхното въртене. По този начин, при непроменени параметри на измервателния уред, измерената сила Fx се определя от оборотите на двигателя.

Силов метод

Тя се основава на зависимостта на силата или момента на силите, развивани от нееластичен или еластичен чувствителен елемент от приложеното налягане. Съгласно този метод се изграждат два вида инструменти и сензори за налягане:

Силови сензори с директно преобразуване, при които силата, развивана от чувствителния елемент, се преобразува с помощта на електрически преобразувател в електрическа величина

Инструменти и сензори с компенсация на силата, при които силата, развивана от сензорния елемент, се балансира със силата, създадена от компенсиращия елемент. В зависимост от вида на компенсиращото устройство, изходният сигнал може да бъде токов, линейно или ъглово изместване.

Измерване на сила, механични напрежения

Сензорите за сила могат да бъдат разделени на два класа: количествени и качествени.

Количествените сензори измерват силата и представят нейната стойност в електрически единици. Примери за такива сензори са клетки за въртящ момент и тензодатчици.

Качествените сензори са прагови устройства, чиято функция не е да определят количествено стойността на силата, а да откриват излишък от дадено ниво на приложена сила. Тоест в първия случай говорим за измерване, а във втория за контрол на сила или механично напрежение. Примери за такива устройства са например тензометър и компютърна клавиатура. Често се използват висококачествени сензори за откриване на движението и позицията на обекти.

Методите за измерване на силата могат да бъдат разделени на следните групи:

* балансиране на неизвестна сила чрез гравитацията на тяло с известна маса;

* измерване на ускорението на тяло с известна маса, към което се прилага силата;

* балансиране на неизвестна сила чрез електромагнитна сила;

* преобразуване на силата в налягане на флуида и измерване на това налягане;

* измерване на деформацията на еластичния елемент на системата, причинена от неизвестна сила.

Повечето сензори не преобразуват директно силата в електрически сигнал. Това обикновено изисква няколко междинни стъпки. Следователно, като правило, сензорите за сила са съставни устройства. Например сензорът за сила често е комбинация от преобразувател на сила към изместване и детектор за положение (преместване). Принципите на изграждане на везните се свеждат до измерването на силата. Приложената сила действа върху първичния преобразувател (сензор), състоящ се от еластичен елемент и преобразувател на деформация, механично свързан към еластичния елемент и преобразуващ тази деформация в електрически сигнал.

Понастоящем следните видове преобразуватели са намерили приложение в технологията за претегляне:

1. Реостатични преобразуватели. Тяхната работа се основава на промяна в съпротивлението на реостата, чийто двигател се движи под въздействието на сила.

2. Преобразуватели на проводници (устойчивост на деформация). Тяхната работа се основава на промяна в съпротивлението на проводника по време на неговата деформация.

4. Индуктивни преобразуватели. Промяна в индуктивността на преобразувателя от промяна в положението на една от неговите части под действието на измерената стойност. използва се за измерване на сила, налягане, линейно преместване на част.

5. Капацитивни преобразуватели. Промяна в капацитета на преобразувателя под действието на измерената неелектрическа величина: сила, налягане на линейно или ъглово преместване, съдържание на влага и др.

Според принципа на действие генераторните преобразуватели са разделени на групи:

1. Индукционни преобразуватели. Тяхната работа се основава на преобразуването на измерена неелектрическа величина, като скорост, линейно или ъглово преместване, в индуцирана ЕДС.

3. Пиезоелектрични преобразуватели. Пиезоелектричен ефект, т.е. възникване на emf. в някои кристали под въздействието на механични сили, се използва за измерване на тези сили, налягане и други величини.

3 . Описаниеиндуктивенконвертор

При технически и научни измервания на неелектрически величини широко се използват индуктивни преобразуватели, принадлежащи към групата на параметричните сензори. Те се различават по конструктивна простота, надеждност и ниска цена. Освен това те не изискват сложно вторично оборудване за своята работа.

Индуктивният преобразувател е дросел, чиято индуктивност се променя под действието на входна (измерена) стойност. В измервателната техника се използват конструкции на преобразуватели с променлива въздушна междина и соленоидни (или бутални) преобразуватели, които се изследват в тази статия.

Индуктивен преобразувател с променлива въздушна междина е показан схематично на фиг. 1. Състои се от U-образна магнитна верига 1, върху която е поставена намотка 2 и подвижна котва 3. При движение на котвата се променя дължината на въздушната междина и съответно магнитното съпротивление. Това причинява промяна в магнитното съпротивление и индуктивността на преобразувателя L. При определени предположения, индуктивността на преобразувателя може да се изчисли по формула (1):

Ориз. 1. Конструкцията на индуктивен преобразувател с променлива въздушна междина (1- U-образна магнитна верига, 2-намотка, 3-котва): а) единичен преобразувател; б) диференциален преобразувател

където w е броят на завоите на бобината, µ o = 4 10 7 H/m е магнитната константа, µ е магнитната константа на стоманата, е площта на напречното сечение на магнитния поток във въздушната междина, е средната дължина на линията на магнитното поле в стоманата.

Единичните индуктивни преобразуватели имат редица недостатъци, по-специално тяхната функция на преобразуване е нелинейна, те могат да имат голяма адитивна грешка, причинена от промяна на температурата в активното съпротивление на намотката и редица други.

Тези недостатъци са лишени от диференциални преобразуватели, които са два единични преобразувателя с обща котва. На фиг. 1b показва диференциален индуктивен преобразувател, състоящ се от два преобразувателя, показани на фиг. 1а.

При преместване на котвата, например, наляво, индуктивността L се увеличава, а другата индуктивност L2 намалява.

Ориз. 2. Конструкцията на индуктивния бутален преобразувател (1 - намотка, 2 - бутало): а) единичен преобразувател; б) диференциален преобразувател

Друг вид индуктивни преобразуватели са бутални преобразуватели. На фиг. 2а показва единичен бутален преобразувател, който представлява намотка 1, от която може да се разшири феримагнитна сърцевина 2 (бутало). При средно положение на буталото индуктивността е максимална.

Диференциалният преобразувател, състоящ се от два единични бутални преобразуватели, е схематично показан на фиг. 2б. 3 и тук, когато буталото се премести, едната индуктивност намалява, а другата се увеличава.

Когато се използват индуктивни преобразуватели, изходната величина обикновено не е индуктивността като такава, а реактивното съпротивление на преобразувателя Z, което, ако пренебрегнем активния компонент, е равно на Z = jwL.

3.1 Грешкииндуктивенпреобразуватели

Грешките на индуктивните преобразуватели се дължат основно на промяна в активния компонент на техните съпротивления. Тази грешка е адитивна и намалява в случай на мостови вериги. Освен това, когато температурата се промени, магнитната проницаемост на стоманата се променя, което води до допълнителна промяна в адитивните и мултипликативните грешки. Промените в захранващото напрежение и неговата честота също причиняват промени в чувствителността и появата на мултипликативни грешки.

Сред грешките на индуктивните сензори могат да се разграничат следните:

1.1) Грешка поради температурни условия. Тази грешка е произволна и трябва да бъде оценена, преди сензорът да започне да работи. Грешката възниква поради факта, че определени параметри на съставните части на сензора зависят от температурата и при доста силно отклонение от нормата в една или друга посока грешката може да бъде много впечатляваща.

1.2) Грешка поради действието на силата на привличане на котвата

1.3) Грешка в линейността на функцията на трансформация

При работа на индуктивни преобразуватели в мостови вериги възниква грешка поради нестабилността на напрежението и честотата на захранването на моста, както и промяна във формата на кривата на захранващото напрежение. За подобряване на свойствата на индуктивните МТ се използват диференциални преобразуватели (дизайнът им е показан на фиг. 1б) Диференциалните преобразуватели могат значително да намалят грешките, да увеличат чувствителността и да увеличат линейното сечение на характеристиката.

3.2 Измерваневеригииндуктивенпреобразуватели

Мостове за измерване на индуктивността и качествен фактор на дроселите. Индукторът, чиито параметри се измерват, е включен в едно от рамената на четирираменния мост, например в първото рамо:

За да бъде балансиран мостът, поне един от останалите крака трябва да съдържа реактивно съпротивление под формата на индуктивност или капацитет.

Предпочитание се дава на контейнерите, т.к. индукторите са по-ниски от кондензаторите по отношение на точността на производство, но са много по-скъпи. Диаграма на такъв мост е показана на фиг. 3

Ориз. 3. Мост за измерване на параметрите на индуктивности

Когато мостът е в равновесие, според общото уравнение на равновесие е вярно. Приравнявайки реалната и въображаемата част поотделно, получаваме две условия на равновесие:

Такъв мост се балансира чрез регулиране и. Стойността е пропорционална на индуктивността и - коефициента на качество на измерената намотка. Недостатъкът на разглежданата схема е лошата конвергенция на моста при измерване на параметрите на намотки с нисък коефициент на качество. Ако Q = 1, процесът на балансиране вече е труден, а когато Q< 0,5 уравновешивание моста практически невозможно.

индуктивен преобразувател за измерване на сила

4 . Изчислениемайорпараметриконвертор

Необходимо е да се разработи сензор, за който са дадени следните характеристики на измервателния уред:

Измерена стойност: сила;

Стойност на измервания параметър: 70-120 kN;

Грешка в измерването: 0,25%

Тип на изходния сигнал: електрически сигнал

Преобразувател: индуктивен

За нашата курсова работа ние избираме единичен индуктивен преобразувател с променлива въздушна междина, тъй като се характеризира с измервания в диапазона от 0,01 до 10 mm, което ви позволява да измервате даден параметър.

Нека изобразим блоковата схема на това устройство на фигура 4. Изходният сигнал се получава под формата на променливо напрежение, взето от съпротивлението на натоварване R H, включено във веригата на намотката 2, поставена върху сърцевината 1. Захранването се доставя от променливо напрежение U. Под действието на входния сигнал котвата 3 се движи и променя междината:

Ориз. 4 - Единичен индуктивен преобразувател с променлива въздушна междина

Нека изчислим основните параметри на рамката на разработения сензор:

Материал - прецизна сплав 55 VTYu;

Коефициент на Поасон - 0,295;

Модул на еластичност - 11 * N / \u003d 1,1209 * kgf /;

Нека радиусът на мембраната;

24,77 MPa = 2,43 kgf;

42,46 MPa = 4,17 kgf.

Изчислете дебелината на мембраната по формулата (2)

h = 0,0408 cm;

Използвайки формула (3), определяме минималното и максималното отклонение на мембраната

P = 0,044 cm;

P = 0,076 cm;

Използвайки формула (4), изчисляваме индуктивността при максимално отклонение на мембраната.

Площ на сечение на въздушната междина;

Въздушна магнитна пропускливост;

Променлива площ на въздушната междина.

Получените данни ще бъдат представени в Таблица 1 и изобразени на графиката зависимост (Р) (Фигура 5) и зависимост L(Р) (Фигура 6):

маса 1

Изчисляване на индуктивен преобразувател

Ориз. 5 - Зависимост (P)

Ориз. 6 - Зависимост L(P)

5 . Изчислениепаважсхема

Мост Максуел - Вината е показана на фигура (3)

Да вземем = 800 ома;

Изчислете минималната и максималната стойност на индуктивността.

6 . Определениегрешкииндуктивенконвертор

Информационната способност на индуктивния сензор до голяма степен се определя от неговата грешка при преобразуването на измервания параметър. Общата грешка на индуктивен сензор се състои от голям брой компонентни грешки, като грешката от нелинейността на характеристиката, температурната грешка, грешката от влиянието на външни електромагнитни полета, грешката от магнитоеластичния ефект, грешка от свързващия кабел и други.

Според справочните данни грешката на амперметъра е 0,1%, грешката на моста е 0,02%.

0,25 - (0,02 + 0,1) = 0,13%;

Грешката на индуктивния сензор се определя по формулата (1):

Нека намерим необходимите променливи.

0,065*24,77=1,61 MPa;

169,982 mH.

Заместваме получените данни в израз (6) и намираме грешката на индуктивния сензор:

Нека сравним получената грешка с дадената

0,23% < 0,25%

Така получената грешка не е по-голяма от посочената, поради което заключаваме, че разработената система отговаря на изискванията.

Заключение

Курсовата работа е посветена на разработването на метод за измерване на сила с помощта на индуктивен преобразувател, отговарящ на изискванията на техническото задание. При проектирането бяха проучени различни методи за измерване на сила, на базата на които беше разработен полученият метод за измерване на този параметър.

Направен е преглед на методите за измерване на сила, избран е подходящ метод в измервания диапазон, изчислени са основните параметри на преобразувателя и е изчислена грешката на получения метод за измерване на сила.

Така в процеса на изпълнение на курсовата работа бяха изпълнени всички точки от техническото задание и беше разработен метод за измерване на съответния параметър, отговарящ на предявените към него изисквания.

Списъклитература

1. Meizda F. Електронни измервателни уреди и методи за измерване: Пер. от инж. М.: Мир, 1990. - 535 с.

2. Бриндли К.Д. Измервателни преобразуватели. М.: Електр, 1991. - 353 с.

3. Spector S.A. Електрически измервания на физични величини: Методи за измерване: Учебник за университети. Л.: Енергоатомиздат, 1987. - 320 с.

4. Левшина Е.С. Електрически измервания на физически величини. М.: Мир, 1983 - 105 с.

Хоствано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Разработване на измервателен канал за наблюдение на физическия параметър на технологична инсталация: избор на технически средства за измерване, изчисляване на грешката на измервателния канал, дроселно устройство, отвор за поток и автоматичен потенциометър.

курсова работа, добавена на 03/07/2010


Мост и индиректни методи за измерване на DC съпротивление. Резонансни, мостови и индиректни методи за измерване на параметрите на индуктор. Решаване на задачата за измерване на параметрите на кондензатор с помощта на хомогенен мост.

тест, добавен на 10/04/2013


Характеристики на измерване на силата на тока във верига с помощта на амперметър. Метод за изчисляване на силата на тока в неразклонена част от електрическа верига съгласно първия закон на Кирхоф, като се проверява неговата коректност. Анализ на абсолютните и относителните грешки на параметрите на веригата.

лабораторна работа, добавена на 12.01.2010г


Основните видове, устройство, принцип на работа на сензори, използвани за измерване на налягането. Техните предимства и недостатъци. Разработване на пиезоелектричен преобразувател. Елементи от нейната структурна схема. Изчисляване на функции за преобразуване, чувствителност на устройството.

курсова работа, добавена на 16.12.2012


Избор на измервателно устройство за контрол на толеранса на параметрите. Определяне на доверителните граници на неизключената грешка на доверието на резултата от измерването. Предназначение и принцип на действие на цифровите универсални волтметри и техните компоненти.

курсова работа, добавена на 14.04.2019


Устройства за измерване на нивото на осветеност. Разработване на техника за измерване. Определяне на осветеността с помощта на селенова фотоклетка. Измерване на осветеност с луксметър Ю117. Определяне на грешката при измерване. Обхват и работа на устройството.

курсова работа, добавена на 05.05.2013 г


Класификация на средствата за измерване и определяне на техните грешки. Преглед на законите на Нютон. Характеристики на фундаментални взаимодействия, гравитационни и равновесни сили. Описание на назначенията на гравиметри, динамометри, инструмент за измерване на силата на компресия.

курсова работа, добавена на 28.03.2010


Пряко и индиректно измерване на напрежение и ток. Прилагане на закона на Ом. Зависимост на резултатите от преки и косвени измервания от стойността на ъгъла на въртене на регулатора. Определяне на абсолютната грешка на индиректното измерване на постоянен ток.

лабораторна работа, добавена на 25.01.2015г


Магнитоелектрични измервателни механизми. Метод за индиректно измерване на активно съпротивление до 1 Ohm и оценка на систематична, случайна, компонентна и обща грешка при измерване. Средство за измерване на неелектрическа физическа величина (налягане).

курсова работа, добавена на 29.01.2013г


Параметри и характеристики на тензодатчици, деформационна трансформация. Изчисляване на функцията и коефициента на предаване, като се вземе предвид влиянието на крайната и контактната секции. Определяне на параметрите на измервателния модул. Транспортиране, монтаж и съхранение на уреда.

Силата се наричаколичествена характеристика на процеса на взаимодействие на обекти (например сила на триене).

Понятието "маса" характеризира инерция обекти и тяхната гравитационна способност.

При измерванията те обикновено не правят разлика между маса (количеството материя) и тегло - силата на привличане на тялото от Земята (гравитационна сила), следователно за измерване на сила и маса-тегло се използват едни и същи методи за измерване.

Устройствата за измерване на масата чрез гравитационната способност на обект се наричат везни. Измерването на силата се извършва с помощта на динамометри. Разделянето на инструментите за измерване на сила на везни и динамометри се дължи на факта, че посоката на вектора на гравитационната сила е строго дефинирана в пространството. Това обстоятелство се взема предвид при проектирането на инструменти за измерване на гравитационната сила, както и при подготовката на везните за работа. По-специално, дизайнът на везните предвижда нива и отвеси, които ви позволяват да ги поставите в хоризонтално положение с необходимата точност. Работното положение на динамометрите може да бъде всяко - основното е линията на измерване да съвпада с посоката на вектора на силата. При това условие везните могат да се използват за измерване на негравитационната сила, а динамометрите могат да се използват за определяне на теглото. По този начин разделянето на инструментите за измерване на сила на везни и динамометри се определя от тяхното предназначение.

Измерване на силата.В общия случай динамометрите се състоят от преобразувател на сила - еластично деформируем елемент, преобразувател на деформация, ако е необходимо, и показващо устройство.

Динамометрите (динамометър от гръцки dynamis - сила и метър) се изработват от три вида: DP - пружина, DG - хидравличен, DE - електрически.

Може да се класифицира разнообразието от дизайни на еластични елементи в зависимост от вида на реализираната деформация: използване на деформации на натиск или опън, деформация на огъване, деформация на срязване и смесена деформация (фиг. 61)

Динамометричните пружини за опън или компресия обикновено се правят под формата на плътен или кух цилиндър, понякога под формата на правоъгълен прът (от 10 kN до 1 MN).

Фиг.61. Преобразуватели на сила в деформация: а) компресия, б) огъване, в) срязване, г) смесено

Деформацията на огъване се реализира и в еластични елементи, изпълнени под формата на система от радиално разположени греди, пръстени, мембрани, рамки и др. (от 10 N до 10 kN - работни инструменти). За пръстеновидни елементи до 2 MN.

Динамометрите със сложен еластичен елемент (фиг. 3г) са предназначени да доближат характеристиката на преобразуване до линейна и се използват широко като работни и еталонни измервателни уреди.

Механичните динамометри се използват само за измерване на статични сили. Деформацията на чувствителния елемент (0,1 - 2 mm) се измерва с циферблат или индикаторна глава. Механичните динамометри се предлагат в търговската мрежа за натоварвания до 10 MN. Класът на точност достига 0,1 - 2%.

За еластични елементи с висока твърдост (пръти) се използват деформационни и струнни преобразуватели на деформация в електрически сигнал. С ниска твърдост (пръстен, елементи от еластична греда) са приложими капацитивни, индуктивни и други преобразуватели.

Сред електрическите динамометри най-голямо значение имат тензодатчиците. Обхватът на тяхното приложение е от 5 N до 10 MN и повече. Чувствителният елемент на такива динамометри се изработва под формата на прът, тръба, радиално натоварен пръстен, двойна греда, конзолна торсионна греда и др. Тензометър, залепен към чувствителния елемент, регистрира деформации на опън - натиск, огъване, усукване, срязване. Тензометричните динамометри са подходящи както за статични, така и за динамични измервания.

В струнните динамометри се използва тензометър на струната. Чувствителният елемент е феромагнитна струна, разположена по оста на еластичния кух цилиндър и свързана с него с две равнини. Когато се приложи товар към цилиндъра поради неговата деформация, едновременно се променят напрежението на струната и честотата на нейните вибрации, възбудени от електромагнита. Честотата на собствените трептения влияе върху стойността на напрежението на клемите на измервателната намотка и е мярка за натоварването. Диапазон на силата от 200 N до 5 MN. Клас на точност 1%.

При измерване на големи натоварвания (до 50 MN) се използват магнитоеластични преобразуватели.

Магнитоеластични динамометри се основават на феромагнитни материали (например желязо-никелови сплави), които променят своята магнитна проницаемост в посока на излагане на сила на опън или натиск. Магнитоеластичният динамометър може да бъде направен под формата на намотка със затворена сърцевина, изработена от мек магнитен материал. Промяната в индуктивността, която се получава при натоварване, може да бъде измерена с електрически методи (фиг. 62). Класът на точност на магнитоеластични динамометри е от 0,1 до 2%.

Ориз. 62. Схема на включване на магнитоеластичен динамометър

Пиезоелектричните динамометри се използват за измерване на динамични и квазистатични сили (неподходящи за статични сили). Клас на точност 1%.

Действието на сила може да се преобразува в промяна на налягането (хидравлични динамометри). Системата за измерване на хидравличната сила включва сензорно устройство с напълно затворена камера и индикаторно устройство. Силата, действаща върху буталото, създава налягане. По принцип всички манометри (манометри) могат да се използват като индикаторно устройство. Най-често се използват механични устройства. Номинални сили от 200 N до 20 MN. Клас на точност 1 - 2%.

Грешките на динамометъра се дължат на следните причини: нелинейност на характеристиката на преобразуване, нейната възпроизводимост, хистерезис, температурна зависимост на чувствителността и нулевата позиция, пълзене (еластичен ефект).

Основни параметри и размери динамометри с общо предназначение, пружина със скала и цифрово отчитащо устройство, предназначена за измерване на статични сили на опън, установява ГОСТ 13837 „Динамометри с общо предназначение. Спецификации".

Граници на измерване на динамометрите, предвидени от стандарта: най-големият от 0,10 до 500 kN, най-малкият - 0,1 от най-голямата граница.

GOST 13837-79 предвижда производството на динамометри с класове на точност 0,5, 1 и 2. Класът на точност се определя от максимално допустимата основна грешка на динамометъра, представена като намалена грешка. Нормализиращата стойност в този случай е равна на най-голямата граница на измерване.

Границите на допълнителната грешка на динамометрите, причинена от промени в температурата на околната среда в работния температурен диапазон, различен от температурата на нормалните условия, са: не повече от 0,5 от основната грешка за всеки 10 ° C - за динамометри от 1-ви клас; не повече от 0,25 от основната грешка за всеки 10 ° C - за динамометри от 2-ри клас.

За калибриране, проверка и калибриране на преобразуватели на сила се използват силомерни машини/инсталации, както и средства за измерване, които включват еталонни динамометри и устройства за настройка на сила (преси). Според функционалното им предназначение изброените устройства се наричат ​​мерки за сила.

Машините/инсталациите за измерване на сила ви позволяват да възпроизвеждате всякакви стойности на сила в установения диапазон или редица дискретни стойности.

В зависимост от конструктивното изпълнение се разграничават машини за директно натоварване, усилващи инсталации (лостови, хидравлични и клиновидни) и инсталации за разделяне на сила.

Директното натоварване се осъществява с помощта на тежести и гравитационната сила на Земята.

Създаването на инсталации за умножител на сила се дължи на факта, че при високи стойности на сила директното натоварване води до увеличаване на грешките и разхода на метал и високи икономически разходи. Въпреки това, дори при инсталации с умножители на сила, стойността на силата първоначално се задава с помощта на тежести, която след това се увеличава с помощта на неравномерни лостове ( до 1MN), бутални двойки с различни ефективни зони ( до 10 MN) или клинов ефект (до 5 MN?).

За намаляване на силата могат да се използват същите конструктивни решения като за увеличаването й, но с предавателно отношение по-малко от 1. Такова решение обаче не е икономически изгодно и има ограничена функционалност. Най-приемливото решение за разделяне на силата е устройство с промяна в ъгъла на наклона на оста на цилиндрична маса, окачена в аеростатично окачване (фиг. 63).

Като устройства за настройка на силата се използват винтови, лостови, хидравлични, електромеханични и др. преси. Едно от основните изисквания към средствата за задаване на сила е постоянството на зададената стойност на силата във времето.

Измерване на масата.При претегляне гравитационната сила се сравнява с известна сила, създадена по следните начини:

Чрез товар с известна маса (класически метод);

Пружинно напрежение/компресия (пружинен баланс)

Деформация на твърди еластични елементи (деформациите се измерват с електрически методи (електромеханични везни);

Пневматично или хидравлично устройство (измерва налягането на въздуха или течността);

Електродинамично с помощта на соленоидна намотка в постоянно магнитно поле (измерената стойност е токът);

Потапяне на тялото в течност (дълбочината на потапяне зависи от масата на тялото).

В тази връзка различават везнитемеханични (лост, пружина, бутало), електромеханични (с капацитивни, деформационни, индуктивни и пиезоелектрични преобразуватели на изместване или деформация), оптико-механични (с огледало или интерференционно насочващо устройство), радиоизотопни (поглъщане и разсеяно лъчение). Основните приложения са механични и електромеханични везни.

Изискванията към везните за статично претегляне са установени от GOST 29329 - 92.

Везните за статично претегляне се класифицират по следните критерии.

По област на приложение(оперативно предназначение) везните се делят на: вагонни; количка; автомобилни; монорелсов път; кран; стока; за претегляне на добитък; за претегляне на хора; асансьор; за претегляне на мляко; багаж; търговия; медицински; пощенски разходи.

Чрез точност на претеглянетоСкалите за точност са разделени на 4 класа: Клас 1 - скали със специална точност; 2 клас - висока точност; 3 степен - средна точност; 4 степен - нормална точност. Стандарт GOST 29329 - 92 се прилага за неавтоматични везни със средни и конвенционални класове на точност.

По метод на монтажна мястото на експлоатация везните се делят на: вградени, врезни везни (врезните везни са мобилни везни, чиято платформа е на едно ниво с пода на помещението), подови, настолни, мобилни, висящи, стационарен.

Тип балансиращо устройстворазграничават се везни: механични, електромеханични (електронни - терминът "Електронни везни" е приложим за настолни везни).

Механични везни - везни, в които балансирането на гравитацията се извършва с помощта на различни механизми. Има везни, пружинни, хидравлични, пневматични. Везни, в които предавателното устройство е лост или система от лостове, се наричат ​​лостови везни.

Електромеханични везни - везни с балансиращо устройство под формата на преобразувател, при което гравитацията се преобразува в електрически сигнал.

По вид устройство за приемане на товараИма везни: бункер, монорелс, кофа, конвейер, кука, платформа.

Според метода за достигане на равновесно положениеразграничават се везните: с автоматично балансиране, с полуавтоматично балансиране, с неавтоматично балансиране.

В зависимост от вида четящо устройствоИма везни: с аналогово отчитащо устройство (циферблат и кантар), с дискретно отчитащо устройство (цифрово).

Стандартът GOST 29329-92 предвижда следното основни характеристики на везните.

Интервал на скалата за проверка e- условна стойност, изразена в единици за маса и характеризираща точността на везните.

Цена за разделяне на проверказа клас на точност "средна" 0,1 g ≤ д≤ 2 g при броя на деленията за проверка н= 100…10000 и д≥5 g при н= 500…10000; за клас на точност "нормален" д≥5 g при н= 100…1000. (н- броят на участъците за проверка, определен като съотношение най-голямата граница на везнитекъм цената на раздела за проверка).

Стойности на стойността на проверката на деление ( д), мащабни интервали ( д) и дискретност на извадката ( г г) в единици за маса се избира от диапазона: 1×10 a; 2×10 a и 5×10 a, където a е цяло положително число, цяло отрицателно число или нула. Стойността на калибрационното деление на везните без помощно отчитащо устройство трябва да съответства на стойността на деление на скалата за везни с аналогово отчитащо устройство и разделителната способност на отчитане за везни с цифрова индикация.

Стойността на стойността на делението или разделителната способност на отчитането на масата, както и стойността на стойността на калибрационното деление са посочени на везните или в експлоатационната документация за тях.

най-големият(NIP) и най-малката(NmPV) граници на тегло- най-големите и най-малките стойности на масата, при които се осигурява съответствието на везните с изискванията на регулаторните документи.

Максималната граница на претегляне (LEL), предоставена от GOST 29329-92, е от 200 g до 500 тона (обхватът от стойности на LEL не съответства на серията от предпочитани числа).

Най-малката граница на претегляне - за класа на точност средната стойност се приема равна на 20 e; за клас на точност обикновен - 10 д. Където д- цената на раздела за проверка.

Граници на грешкатеглата се нормализират в зависимост от NmPV и класа на точност и варират от 0,5∙e до 1,5∙e при първоначална проверка в предприятията: производител и ремонт. По време на експлоатация и след ремонт в действащото предприятие - от 1,0∙е до 2,5∙е. Граници на грешка устройства за настройка на нула-±0,25 д.

Има следните видове везни за баланс за измерване на маса: лаборатория (аналитична, квадрантна, електронна, равнораменна), настолен циферблат, броилно ​​качване, мобилна платформа (везна, циферблат, поща).

Принципът на действие на лостовата везна е да балансира момента, създаден от гравитационната сила от измерената маса, момента на тежестта на тежестта или товара.

Следните опции на преобразувателя са внедрени в везните за баланс:

С променлива балансираща маса: лост с кантар и тежести; лост с надземни тежести;

С променлива дължина на лоста: лост с подвижни тежести; лост с ролкова тежест;

Променлив ъгъл: квадрант; противотежест.

Изискванията за параметрите на лостовите везни с общо предназначение са установени от GOST 14004.

В зависимост от максималното тегло, везните с общо предназначение се разделят на три групи: - настолни (до 50 кг); - подвижни и врезни (50 - 6000 кг); - стационарни (вагон, автомобил, асансьор) (от 5000 до 200000 кг).

Най-малката граница на претегляне е 20 d (цена на деление на d-скала) за настолни везни и 5% от P max за останалите.

Везните с лост се използват заедно с тежести, които в зависимост от предназначението се делят на тежести с общо предназначение, референтни и специални. Последната група включва референтни тежести (използвани за подобряване на точността на отчитане на лабораторните везни), условни тежести (предназначени за завършване на везни и други устройства със съотношение на раменете на лостовата система 1:100), тежести, вградени в везните и тежести, използвани в технологични везни и дозатори.

Конструктивно тежестите с общо предназначение са направени под формата на тел, многоъгълна плоча (триъгълна, квадратна или петоъгълна), цилиндър с глава, паралелепипед. Номиналната стойност на масата на тежестта се взема от диапазон от стойности 1·10 n, 2·10 n, 5·10 n (n е всяко положително или отрицателно цяло число). Стандарт GOST 7328 - 2001 „Тегла. Общи спецификации" предвижда освобождаване на тежести с тегло от 1 mg до 5000 kg. В зависимост от производствения толеранс на тежестите се определят класове на точност: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (в низходящ ред на точност). Теглата могат да се доставят под формата на комплекти, чийто състав е формиран в съответствие с препоръките на GOST 7328 - 2001.

Пример за символ в документацията на 500 g тегло с клас на точност F 1: Тегло 500 g F 1 GOST 7328-2001.Комплект тежести: Комплект (1 mg - 1 kg) E 2 GOST 7328 - 2001.

При пружинните везни чувствителният елемент е пружина (компресия, опън, спирала и др.), чиято деформация е пропорционална на силата на гравитацията. Стойността на деформацията се измерва директно или се подлага на допълнителна трансформация.

В електронните везни като първичен преобразувател се използват два основни типа сензори: пиезокварцови и деформоустойчиви.

Везните образуват отделна група за претегляне на превозни средства в движение . Общите технически изисквания за тях са дадени в GOST 30414-96.

Стандартът се прилага за везни, предназначени за претегляне в движение или за статично претегляне и претегляне в движение на следните превозни средства: железопътни вагони (включително цистерни), тролеи, техните влакове, автомобили, ремаркета, полуремаркета (включително цистерни), пътни влакове.

Таблица 7. Механични везни

В зависимост от конструкцията на устройството за приемане на товара, то може да определи натоварването веднага от целия автомобил (количка, кола, ремарке, полуремарке) или автономно - едновременно или на свой ред - от всяка талига, колела (ос) или от всяко колело.

В зависимост от нормализираните стойности на метрологичните характеристики, скалите са разделени на четири класа на точност: 0,2; 0,5; един; 2. Обозначаването на класа на точност съответства на грешката, допусната по време на работа. В същото време, в диапазона от LmLL до 35% LEL включително, това е намалената грешка, нормализиращата стойност за която е 35% LEL. В диапазона над 35% LEL до LEL, класът на точност определя относителната грешка при измерване.

При първоначалната проверка или калибриране допустимите грешки се намаляват 2 пъти.

Измерване на потока

Скоростта на потока е количеството вещество, преминаващо през даден участък от тръбопровода за единица време. Правете разлика между обемни и масови разходи. Инструментите за измерване на потока се наричат разходомери. Разнообразието от разходомери се определя не само от конструктивните решения, но и от принципите на работа, които са внедрени в тях. Помислете за най-използваните опции.

Броячи на обема.Принципът на действие на обемните броячи се основава на директното измерване на обемите на измерваната среда с помощта на измервателни камери с известен обем и отчитане на броя на порциите, преминали през брояча. Най-разпространеният обемен брояч на течни вещества е брояч с овални зъбни колела (фиг. 64) Овалните зъбни колела 1 и 2, поставени в корпус 3, се въртят поради разликата в налягането P 1 и P 2. За един оборот на зъбните колела измервателните кухини, чийто обем е точно известен V 1 и V 2 , се пълнят два пъти и се изпразват два пъти. Оста на едно от зъбните колела върти броячния механизъм, разположен извън корпуса 3. Брояч характеризиранвисока точност на измерване (грешка 0,5 ... 1%), ниска загуба на налягане, независимост на индикациите от вискозитета, значителен въртящ момент. Недостатъкът на тези измервателни уреди е необходимостта от добро филтриране на измерваната среда, както и високо ниво на акустичен шум.

Ориз. 64. Схема на брояч с овални зъбни колела

За измерване на газовите потоци се използват ротационни газомери, чийто принцип на работа е подобен на този на измервателните уреди с овални зъбни колела. Използват се за измерване на потоци от 40 до 40 000 m/h и имат класове на точност 2 и 3.

Обемните измервателни уреди за измерване на потока на течността включват броячи на гребло, характеризиращ се с горна граница на измерване от 100 ... 300 m/h и класове на точност от 0,25 и 0,5.

Броячи на скоросттави позволяват да зададете скоростта на потока според зависимостта на скоростта на въртене на аксиалното или тангенциалното работно колело от обемния дебит. Ако тахогенератор и волтметър са свързани последователно към работното колело (фиг. 65), тогава скоростта на потока може да се прецени от показанията на волтметъра. И можете да свържете оборотомер и да измервате консумацията за определен период от време. Класове на точност на инструмента 1; 1,5; 2 при дебит 3…1300 m/h.

Фигура 65 също така показва високоскоростен измервателен уред с тангенциална турбина 1. (Числото 2 показва филтър.) Такива измервателни уреди се използват при дебит до 3 ... 20 m / h и имат клас на точност 2 и 3.

Дроселни разходомери.Един от най-често срещаните принципи за измерване на потока на течности, газ и пара е принципът на променлив спад на налягането в отвора.

Предимствата на този метод са: простота и надеждност, липса на движещи се части, ниска цена, възможност за измерване на почти всякакъв дебит, възможност за получаване на калибровъчните характеристики на разходомерите чрез изчисление.

Ориз. 65. Схема на високоскоростен брояч с аксиални и тангенциални работни колела.

1 - струен изправител, 2 - предавателен механизъм, 3 - устройство за броене, 4 - камера, 5 - червячна двойка, 6 - работно колело.

В съответствие с горния принцип в тръбопровода е инсталирано стеснително устройство. Скоростта на потока през отвора на отвора е по-висока, отколкото преди него, в резултат на което се създава спад на налягането върху отвора, измерен от диференциален манометър. Отчитането на диференциалния манометър зависи от скоростта на потока в ограничението или от скоростта на потока. Схемите на стандартните устройства за стесняване и точките на свързване на клоните на манометъра за диференциално налягане са показани на фигура 66.

Ориз. 66 Схеми на устройства за стесняване: а) диафрагма, б) стандартна дюза, в) дюза на Вентури, г) тръба на Вентури

Разходомери наоколо (ротаметри).В тези разходомери опростеното тяло (поплавък, бутало, клапан, въртяща се плоча, топка и т.н., примери на фигури 67 и 68) възприема силовия ефект от насрещния поток, който се увеличава с увеличаване на скоростта на потока и движи обтекаемото тяло. Теглото на обтекаемото тяло или силата на пружината служи като противодействаща сила. Разходомерите са проектирани по такъв начин, че движението на обтекаемото тяло е придружено от промяна в областта на потока за преминаване на течност или газ. В този случай увеличаването на скоростта на потока води до увеличаване на площта на потока. В резултат на това скоростта на потока намалява. Такава отрицателна обратна връзка води до стабилизиране на позицията на обтекаемото тяло. Изходният сигнал на разглежданите преобразуватели на поток е изместването на обтекаемото тяло.

Ориз. 67. Схеми на преобразуващи елементи на разходомери а) поплавък, б) клапан, в) бутало

Ориз. 68. Схеми на разходомери около: а), б) - тип поплавък; в), г) - тип клапан; д) - тип бутало.

Обозначения на фигурите.

Фигура а: 1 - стъклена конична тръба, 2 - поплавък, 3 - ограничител на поплавъка, 4 - скала.

Фигура b: 1 - цилиндричен поплавък с отвор в средата, 2 - фиксиран прът с конична сечение, 3 - стъклена цилиндрична тръба.

Фигура в: 1 - клапан, 2 - пръстеновидна диафрагма, 3 - метален корпус, 4 - стебло, 5 - сърцевина на диференциалния преобразувателен елемент 7, 6 - немагнитна стоманена тръба.

Фигура d: 1 - въздушна дроселна клапа, 2 - пневматична дюза, 3 - магнит, 4 - тръба от немагнитен материал, 5 - сърцевина, 6 - клапан, 7 - маншон.

Фигура д: 1 - тежести, 2 - бутало, 3 - сърцевина, 4 - индукционна намотка, 5 - канал за подаване на изходно налягане към пространството над буталото, 6 - правоъгълен изход от пространството под буталото.

Ротаметрите с изходен пневматичен сигнал от 0,02 ..0,1 MPa произвеждат класове на точност 1,5 и 2,5.

В допълнение към изброените типове за измерване на разхода се използват разходомери с променливо ниво, електромагнитни, термични (калориметрични) и други разходомери.

литература

1.Rannev G.G., Tarasenko A.P. Методи и средства за измерване.-2004г.

2. Бриндли К. Измервателни преобразуватели. Справочник - 1991.

3. Козлов М.Г. Метрология и стандартизация. Учебно ръководство - 2004г.

4. Болтън. Джобно ръководство за инженера по метрология - 2002г.

5. Харт З. Въведение в измервателната техника.- 1998г.

6. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учебник.-2010г.

1.Методи и средства за измерване на електрически величини…………………………..1

1.1.Мерки на електрическите величини……………………………………………………………..1

1.2.Електрически измервателни уреди………………………………………………………….4

1.3 Осцилоскопи. Цифрови инструменти………………………………………..10

1.4.Аналогови измервателни преобразуватели………………………………..14

1.5.Измерване на електрически величини………………………………………………17

2.Измервания на магнитни величини………………………………………………………………………………25

3.Измерване на неелектрически величини…………………………………………………………….28

3.1. Измервателни преобразуватели…………………………………………………… ...28

3.2.Измервания на дължини и ъгли………………………………………………………..35

3.3. Измерване на температурата………………………………………………………..39

3.4.Измерване на налягането…………………………………………………………46

3.5 Измерване на сила и маса……………………………………………………………………..50

3.6 Измерване на потока…………………………………………………………………… .55

с помощта на акселерометър; измерване на амплитудата и честотата на вибрациите

2. Сравнение на неизвестна сила с гравитацията P = mg:директно натоварване с примерни тежести;

с помощта на хидравлична трансмисия и примерни тежести;

с помощта на лостове и примерни тежести;

с помощта на лостове и махало

3. Измерване на еластична деформация

тяло, взаимодействащо с неизвестното

известна сила Ф= с |; чрез тензодатчици; с помощта на сензори за преместване 4. Сравнение на неизвестната сила със силата на взаимодействие на тока с магнитното поле Ф= / В I sin a с помощта на електродинамичен възбудител. Измерването на променлива хармонична сила чрез определяне на амплитудата и честотата на вибрациите на тяло с известна маса може да се извърши с висока точност. Масата може да бъде измерена с грешка, която не надвишава няколко хилядни от процента. Честотата на трептенията също може да бъде измерена със същата точност. Амплитудата на трептене на тяло с известна маса може да бъде измерена с грешка, която не надвишава няколко десети от процента, което по същество ще определи грешката при измерване на силата по този метод.

Използва се методът за измерване на сила чрез сравняване на неизвестна сила с гравитацията

се използват за прецизни измервания и възпроизвеждане на статични и квазистатични сили.

Методът на директно натоварване се използва за създаване на държавни първични стандарти на единица сила, възпроизвеждайки го с най-висока точност.

Методът за сравняване на неизвестна сила с гравитацията посредством лостове и референтни тежести се използва за създаване на примерни средства от втора категория за измерване на сила, осигуряващи измерването й с грешка, не по-голяма от 0,2% от измерената стойност, както и в сила метри на изпитвателни машини, които осигуряват измерване на сила с грешка, не по-голяма от 1% от измерената сила в диапазона 0,04 - 1 от горната граница на силомера.

Методът за сравняване на неизвестна сила с гравитацията посредством хидравлична трансмисия и примерни тежести се използва и в примерни средства от втора категория за измерване на сила и в силомери на изпитвателни машини. Защото е-

Триещите превключватели в хидравличната трансмисия използват двойка бутало-цилиндър, в която един от елементите се върти спрямо другия.

Методът за сравняване на неизвестна сила с гравитацията с помощта на лостове и махало се използва в силомери на тестови машини.

Всички средства за измерване на сила, базирани на методи за сравняване на неизвестна сила с гравитацията, обикновено са фиксирани инсталации. Процесът на съпоставяне на силите в тези инсталации е механизиран.

Измерването на сила чрез измерване на еластичната деформация на тяло, взаимодействащо с неизвестна сила, е най-разпространеният метод, използван както в стационарни, така и в преносими средства за измерване на статични и променящи се във времето сили. Този метод се използва в примерни динамометри от първа категория, които осигуряват прехвърляне на единица сила от държавния стандарт към образцово средство от втора категория с грешка, която не надвишава 0,1% от измерената сила. В допълнение, този метод се използва в работни инструменти за измерване на статични и променящи се във времето сили.

Методът дава възможност за създаване на стационарни и преносими средства за измерване на сили на опън и натиск - динамометри, които съдържат еластичен елемент, оборудван с дръжки или опори за включването му в захранващата верига. В еластичния елемент възниква сила на реакция, която се противопоставя на измерената сила. Еластичният елемент може да бъде електрически неактивен или електрически активен, т.е. също така е чувствителен елемент.

Еластичният електрически неактивен елемент изпълнява чисто механични функции. Получената деформация на еластичния елемент се възприема от чувствителен елемент, който може да бъде или сензор за напрежение или

сензор за изместване, който го преобразува в изходна стойност.

Еластичен, електрически активен елемент реагира на полето на механични напрежения или деформации, създадени от измерената сила, като променя своите електрически или магнитни характеристики. Еластични, електрически активни елементи включват, например, пиезоелектрични и магнитоанизотропни.

За постигане на оптимални метрологични характеристики на динамометър трябва да се спазват няколко принципа.

Принципът на структурната цялост.Измерената сила трябва да се предава в динамометър през непрекъсната среда от един материал. Нарушаването на непрекъснатостта на дизайна на еластичния елемент е причина за триене между съвпадащите елементи. С това триене са свързани грешки в измерването на силата, които могат да бъдат значителни.

Принципът на интеграция.Динамометърът е по-точен, колкото по-добре е разпределен чувствителният елемент върху напречното сечение на еластичния елемент. За целта се използва осредняване - интегриране на напрежение или деформация на еластичен елемент, което може да се характеризира или като въображаемо, или като реално.

При въображаемо интегриране цялото поле на напрежение или деформация, а оттам и измерената сила, се оценяват от състоянието в една точка от това поле. В този случай се приема, че вътре в ограничената площ на еластичния елемент има определено механично поле, което не зависи от точката на приложение на силата. Това прави възможно използването на един чувствителен елемент. Конструктивните решения, които осигуряват въображаема интеграция, са премахването на поемащите сила части на еластичния елемент от мястото на чувствителния елемент, ограничаване на площта на възможните точки на приложение на сила.