Metode mjerenja karakteristika snage. Sredstva i metode za mjerenje sile

Definicija sile je implicitno sadržana u tri Newtonova zakona kretanja.

1. Svako tijelo je u stanju mirovanja ili ravnomjernog i pravolinijskog kretanja, sve dok ga neke sile ne izvedu iz tog stanja.

2. Neuravnotežena sila daje tijelu ubrzanje u smjeru u kojem djeluje. Ovo ubrzanje je proporcionalno sili i obrnuto proporcionalno masi tijela.

3. Ako tijelo ALI djeluje određenom silom na tijelo AT, zatim tijelo AT djeluje istom ali suprotno usmjerenom silom na tijelo ALI.

Na osnovu drugog Newtonovog zakona, jedinica sile je definirana kao proizvod mase i ubrzanja (F = ma). Postoji još jedna formulacija Newtonovog drugog zakona. Broj gibanja tijela jednak je proizvodu njegove mase pomnoženom na brzinu kretanja, pa je tako ma je stopa promjene momenta. Sila koja djeluje na tijelo jednaka je brzini promjene njegovog impulsa. Postoje različiti načini mjerenja snage. Ponekad je dovoljno uravnotežiti silu sa opterećenjem ili odrediti koliko rasteže oprugu. Ponekad se sile mogu izračunati iz drugih vidljivih veličina, kao što su ubrzanja, kada se razmatra skakanje ili bacanje projektila. U drugim slučajevima, najbolje je koristiti jedan od mnogih električnih uređaja poznatih kao mehanoelektrični pretvarači. Ovi uređaji, pod dejstvom primenjenih sila, generišu električne signale,

koji se može pojačati i registrirati u obliku bilo kojeg zapisa i pretvoriti u vrijednosti sile.

Snaga akcije osobe zavisi od stanja date osobe i njenih voljnih napora, odnosno želje da pokaže jednu ili drugu količinu snage, posebno maksimalnu snagu, kao i od spoljašnjih uslova, posebno od parametri motoričkih zadataka, na primjer, zglobni uglovi u biokrugovima tijela.

Postignuća u gotovo svim sportovima zavise od stepena razvoja kvaliteta snage, a samim tim i metoda kontrole i

značajna pažnja se poklanja poboljšanju ovih karakteristika.

Načini mjerenja sile

Metode kontrole snage imaju dugu istoriju.

Prvi mehanički uređaji dizajnirani za mjerenje ljudske snage stvoreni su još u 18. vijeku. Prilikom kontrole kvaliteta snage obično se uzimaju u obzir tri grupe indikatora.

1. Osnovni: a) trenutne vrijednosti sile u bilo kojem trenutku kretanja (posebno maksimalne sile); b) prosječna snaga.

2. Integral, kao što je impuls sile.

3. Diferencijal, kao što je gradijent sile.

Max Strength je vrlo ilustrativno, ali u brzim pokretima relativno loše karakteriše njihov konačni rezultat (npr. korelacija maksimalne sile odbijanja i visine skoka može biti blizu nule).

Prema zakonima mehanike, konačni efekat dejstva sile, u

Konkretno, napor postignut kao rezultat promjene brzine tijela određen je impulsom sile. Ako je sila konstantna, onda puls je proizvod sile puta njenog trajanja Si = F∆t). U drugim uvjetima, na primjer, s udarnim interakcijama, proračuni impulsa sile se provode integracijom, pa se indikator naziva integralnim. Dakle, najinformativniji impuls sile na

kontrola udarnih pokreta (u boksu, na lopti, itd.).

Prosječna snaga- ovo je uslovni pokazatelj jednak količniku dijeljenja impulsa sile s vremenom njenog djelovanja. Uvođenje prosječne sile je ekvivalentno pretpostavci da je konstantna sila (jednaka prosječnoj) djelovala na tijelo u isto vrijeme.

Postoje dva načina da se registruju kvalitete snage:

1) bez merne opreme (u ovom slučaju procena stepena treninga snage se vrši prema maksimalnoj težini koju sportista može da podigne ili zadrži);

2) korištenjem mjernih uređaja - dinamometara

ili dinamometri.

Svi postupci mjerenja se provode uz obaveznu

usklađenost sa općom kontrolom fizičke spremnosti

metrološki zahtjevi. Takođe je potrebno striktno

u skladu sa specifičnim zahtjevima za mjerenje sile

1) definisati i standardizovati u ponovljenim pokušajima

položaj tijela (zgloba) u kojem se vrši mjerenje;

2) uzeti u obzir dužinu segmenata tijela prilikom mjerenja momenata

3) uzeti u obzir smjer vektora sile.

Kontrola snage bez mjerenja uređaja. U masovnim sportovima, nivo razvoja kvaliteta snage često se ocjenjuje prema rezultatima takmičarskih ili trening vježbi. Postoje dva načina kontrole: direktni i indirektni. U prvom slučaju, maksimalna snaga odgovara najvećoj težini koju sportaš može podići tehnički relativno jednostavnim pokretom (na primjer, bench press). U drugom slučaju, ne mjeri se toliko apsolutna snaga koliko kvaliteti brzine i snage ili izdržljivost snage. Da biste to učinili, koristite vježbe kao što su skokovi u dalj i vis s mjesta, bacanje punjenih lopti, zgibovi itd.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.Allbest.ru/

Uvod

1. Opće informacije o izmjerenoj vrijednosti

2. Pregled metoda mjernih veličina

3. Opis induktivnog pretvarača

3.1 Nesigurnosti induktivnih pretvarača

3.2 Mjerni krugovi induktivnih pretvarača

4. Proračun glavnih parametara pretvarača

5. Proračun mosnog kola

6. Određivanje greške induktivnog pretvarača

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Mjerni pretvarači su tehnički uređaji koji pretvaraju vrijednosti i formiraju kanal za prijenos mjernih informacija. Kada se opisuje princip rada mjernog uređaja koji uključuje niz mjernih pretvarača, često se predstavlja kao funkcionalni blok dijagram (mjerni krug), koji odražava funkcije njegovih pojedinačnih dijelova u obliku međusobno povezanih simboličkih blokova.

Glavne karakteristike mjernog pretvarača su funkcija konverzije, osjetljivost, greška.

Mjerni pretvarači se mogu podijeliti u tri klase: proporcionalne, funkcionalne i operativne.

Proporcionalne su dizajnirane da na sličan način reproduciraju ulazni signal u izlazni signal. Drugi - izračunati neku funkciju iz ulaznog signala; treći - da se dobije izlazni signal, koji je rješenje neke diferencijalne jednadžbe. Operativni pretvarači su inercijski, jer njihova vrijednost izlaznog signala u svakom trenutku ne ovisi samo o ulaznoj vrijednosti u isto vrijeme. Ali i iz njegovih vrijednosti u prethodnim trenucima vremena.

Prilikom projektovanja specijalizovanog nestandardnog merila treba voditi računa o bitnim organizaciono-tehničkim oblicima kontrole, obimu proizvodnje, karakteristikama mernih objekata, potrebnoj tačnosti merenja i drugim tehničko-ekonomskim faktorima.

U našem slučaju se projektuje samo pretvarač, pa se neki od ovih faktora mogu zanemariti. Mi brinemo samo o potrebnoj preciznosti mjerenja datog parametra. Svaki mjerni zadatak počinje izborom primarnog pretvarača - "senzora" koji može pretvoriti početne informacije (bilo koju vrstu deformacije, kinematičkog parametra kretanja, promjene temperature, itd.) u signal koji je predmet naknadnog istraživanja. Primarni pretvarač je početna karika mjernog sistema. Pretvarač u ovom predmetu je induktivni pretvarač.

1 . Generaleinteligencijaomjerljivoveličina

Sila je vektorska fizička veličina, koja je mjera intenziteta udara na dato tijelo drugih tijela, kao i polja. Sila koja djeluje na masivno tijelo uzrok je promjene njegove brzine ili pojave deformacija i naprezanja u njemu.

Silu kao vektorsku veličinu karakterizira njen modul, smjer i tačka primjene sile. Koristi se i koncept linije djelovanja sile, koja označava pravu liniju koja prolazi kroz tačku primjene sile, duž koje je sila usmjerena.

SI jedinica sile je njutn (N). Newton je sila koja daje masi od 1 kg u smjeru ove sile ubrzanje od 1 m/s 2.

Jedinice sile su dozvoljene u tehničkim mjerenjima:

1 kgf (kilogram-sila) = 9,81 N;

1 tc (ton-sila) = 9,81 x 103 N.

Sila se mjeri pomoću dinamometara, mašina za mjerenje sile i presa, kao i opterećenjem tegovima i tegovima.

Dinamometri - uređaji koji mjere silu elastičnosti.

Dinamometri su tri vrste:

DP - opruga,

DG - hidraulični,

· DE - električni.

Prema načinu bilježenja izmjerenih sila dinamometri se dijele na:

usmjeravanje - koriste se uglavnom za mjerenje statičkih sila koje nastaju u konstrukcijama postavljenim na postolje, kada se na njih primjenjuju vanjske sile i za mjerenje vučne sile tokom glatkog kretanja proizvoda;

Za određivanje vučne sile parnih lokomotiva i traktora najčešće se koriste brojeći i zapisujući dinamometri koji bilježe promjenjive sile, jer zbog jakog potresanja i neizbježnih trzaja pri ubrzanju njihovog kretanja, kao i neravnomjernog opterećenja proizvoda nastaju promjenjive sile.

Najrasprostranjeniji su indikatorski dinamometri opće namjene.

Glavni parametri i dimenzije opružnih dinamometara opće namjene s uređajem za očitavanje skale, dizajniranih za mjerenje statičkih vlačnih sila, utvrđeni su GOST 13837.

Granice mjerenja i greška dinamometra moraju se odrediti na jedan od dva načina:

· izračunati,

prema tabelama OST 1 00380.

Radni mjerni instrumenti koji se koriste u sistemima za mjerenje sile dati su u OST 1 00380.

Postoje različite vrste sila: gravitacione, elektromagnetne, reaktivne, nuklearne, slabe interakcije, sile inercije, sile trenja i druge. Sile se moraju mjeriti u širokom rasponu - od 10 -12 N (van der Waalsove sile) do 10N (udar, potisak). Male sile se bave naučnim istraživanjima, pri ispitivanju preciznih senzora sile u sistemima upravljanja itd. Sile od 1N do 1MN su tipične za ispitivanje opreme i pri određivanju sila u vozilima, mašinama za valjanje i dr. U nekim oblastima mašinstva, valjanja čelika i vazduhoplovstva potrebno je merenje sila do 50-100 MN. Greške mjerenja sile i momenata u tehničkim mjerenjima iznose 1--2%. Merenje sile se svodi na merenje fizičkih veličina kao što su pritisak, ubrzanje, masa, čija greška merenja u mnogim slučajevima ne bi trebalo da prelazi 0,001%.

2 . Pregledmetodemjerljivokoličine

U savremenoj tehnologiji, mjerenja neelektričnih veličina (temperatura, pritisak, sile itd.) se široko koriste električnim metodama. U većini slučajeva takva mjerenja se svode na to da se neelektrična veličina pretvara u električnu veličinu koja od nje zavisi (npr. otpor, struja, napon, induktivnost, kapacitivnost itd.), mjerenjem čega postaje moguće odrediti željenu neelektričnu količinu.

Uređaj koji pretvara neelektričnu veličinu u električnu naziva se senzor. Senzori su podijeljeni u dvije glavne grupe: parametarski i generatorski. Kod parametarskih senzora, neelektrična veličina uzrokuje promjenu nekog električnog ili magnetskog parametra: otpora, induktivnosti, kapacitivnosti, magnetske permeabilnosti itd. Ovi senzori se prema principu rada dijele na senzore otpora, induktivne, kapacitivne itd. .

Uređaji za mjerenje različitih neelektričnih veličina električnim metodama imaju široku primjenu u eps. i lokomotive. Takvi uređaji se sastoje od senzora, nekog električnog mjernog uređaja (galvanometar, milivoltmetar, miliampermetar, logometar, itd.) i međukarike, koja može uključivati ​​električni most, pojačalo, ispravljač, stabilizator itd.

Promjena sile metodom balansiranja

Metoda se zasniva na balansiranju izmjerene sile sa silom koju stvara inverzni elektromehanički pretvarač, najčešće magnetoelektrični, kao i sa silom reakcije koja se javlja u dinamičkom sistemu. Takve sile uključuju centripetalnu silu, silu inercije tokom oscilatornog kretanja, žiroskopski moment.

Obećavajući način za stvaranje visoko preciznih instrumenata za mjerenje velikih sila (od 105 N i više) je upotreba elektrodinamičkih inverznih pretvarača sile sa supravodljivim namotajima, koji vam omogućavaju reprodukciju sila do 107-108 N s greškom od 0,02- 0,05%.

Žiroskopska metoda mjerenja sila zasniva se na mjerenju ugaone brzine precesije okvira žiroskopa, koja nastaje pod uticajem žiroskopskog momenta koji uravnotežuje izmereni moment ili moment koji stvara izmerena sila. Ova metoda je našla primjenu u tehnologiji vaganja.

Reakciona sila je jedinstveno određena geometrijom sistema, masama klinova i frekvencijom njihove rotacije. Dakle, uz nepromijenjene parametre mjernog uređaja, izmjerena sila Fx se određuje iz broja okretaja motora.

Metoda sile

Temelji se na ovisnosti sile ili momenta sila koje razvija neelastičan ili elastičan osjetljivi element o primijenjenom pritisku. Prema ovoj metodi izrađuju se dva tipa instrumenata i senzora pritiska:

Senzori snage direktne konverzije, kod kojih se sila koju razvija osjetljivi element pomoću električnog pretvarača pretvara u električnu veličinu

Instrumenti i senzori s kompenzacijom sile, kod kojih je sila koju razvija senzorski element uravnotežena sa silom koju stvara kompenzacijski element. Ovisno o vrsti kompenzacijskog uređaja, izlazni signal može biti strujni, linearni ili kutni pomaci.

Mjerenje sile, mehaničkih naprezanja

Senzori sile se mogu podijeliti u dvije klase: kvantitativne i kvalitativne.

Kvantitativni senzori mjere silu i predstavljaju njenu vrijednost u električnim jedinicama. Primjeri takvih senzora su ćelije momenta i mjerači naprezanja.

Kvalitativni senzori su granični uređaji čija funkcija nije da kvantificira vrijednost sile, već da detektuje višak datog nivoa primijenjene sile. Odnosno, u prvom slučaju govorimo o mjerenju, a u drugom slučaju o kontroli sile ili mehaničkog naprezanja. Primjeri takvih uređaja su, na primjer, mjerači naprezanja i kompjuterska tastatura. Za detekciju kretanja i položaja objekata često se koriste visokokvalitetni senzori.

Metode za mjerenje sile mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

* balansiranje nepoznate sile gravitacijom tijela poznate mase;

* mjerenje ubrzanja tijela poznate mase na koje se primjenjuje sila;

* balansiranje nepoznate sile elektromagnetskom silom;

* pretvaranje sile u pritisak fluida i merenje tog pritiska;

* mjerenje deformacije elastičnog elementa sistema uzrokovane nepoznatom silom.

Većina senzora ne pretvara silu direktno u električni signal. Ovo obično zahtijeva nekoliko međukoraka. Stoga su senzori sile u pravilu kompozitni uređaji. Na primjer, senzor sile je često kombinacija pretvarača sile u pomak i detektora položaja (pomaka). Principi konstrukcije vage svode se na mjerenje sile. Primijenjena sila djeluje na primarni pretvarač (senzor) koji se sastoji od elastičnog elementa i pretvarača deformacije koji je mehanički spojen na elastični element i pretvara tu deformaciju u električni signal.

Trenutno su sljedeće vrste pretvarača našle primjenu u tehnologiji vaganja:

1. Reostatski pretvarači. Njihov se rad temelji na promjeni otpora reostata, čiji se motor pokreće pod utjecajem sile.

2. Pretvarači žice (otpornost na naprezanje). Njihov rad se zasniva na promeni otpora žice tokom njene deformacije.

4. Induktivni pretvarači. Promjena induktivnosti pretvarača zbog promjene položaja jednog od njegovih dijelova pod djelovanjem izmjerene vrijednosti. koristi se za mjerenje sile, pritiska, linearnog pomaka dijela.

5. Kapacitivni pretvarači. Promjena kapacitivnosti pretvarača pod djelovanjem mjerene neelektrične veličine: sila, pritisak linearnog ili kutnog pomaka, sadržaj vlage itd.

Prema principu rada, pretvarači generatora su podijeljeni u grupe:

1. Indukcijski pretvarači. Njihov rad se temelji na pretvaranju izmjerene neelektrične veličine, kao što je brzina, linearni ili kutni pomak, u indukovanu emf.

3. Piezoelektrični pretvarači. Piezoelektrični efekat, tj. pojava emf. u nekim kristalima pod uticajem mehaničkih sila, koristi se za merenje ovih sila, pritiska i drugih veličina.

3 . Opisinduktivnikonverter

U tehničkim i naučnim merenjima neelektričnih veličina široko se koriste induktivni pretvarači koji pripadaju grupi parametarskih senzora. Razlikuju se po konstruktivnoj jednostavnosti, pouzdanosti i niskoj cijeni. Osim toga, ne zahtijevaju složenu sekundarnu opremu za svoj rad.

Induktivni pretvarač je prigušnica čija se induktivnost mijenja pod djelovanjem ulazne (mjerene) vrijednosti. U mjernoj tehnici koriste se izvedbe pretvarača s promjenjivim zračnim zazorom i solenoidni (ili klipni) pretvarači, koji se proučavaju u ovom radu.

Induktivni pretvarač sa promjenjivim zračnim rasporom je shematski prikazan na sl. 1. Sastoji se od magnetnog kola 1 u obliku slova U, na koji je postavljen kalem 2, i pokretne armature 3. Kada se armatura kreće, mijenja se dužina zračnog raspora, a time i magnetski otpor. Ovo uzrokuje promjenu magnetskog otpora i induktivnosti pretvarača L. Pod određenim pretpostavkama, induktivnost pretvarača se može izračunati pomoću formule (1):

Rice. 1. Konstrukcija induktivnog pretvarača sa promjenjivim zračnim rasporom (1 - magnetsko kolo u obliku slova U, 2 - zavojnica, 3 - armatura): a) pojedinačni pretvarač; b) diferencijalni pretvarač

gdje je w broj zavoja zavojnice, µ o = 4 10 7 H/m je magnetna konstanta, µ je magnetna konstanta čelika, je površina poprečnog presjeka magnetskog fluksa u zračnom rasporu, je prosječna dužina linije magnetnog polja u čeliku.

Pojedinačni induktivni pretvarači imaju niz nedostataka, a posebno je njihova funkcija konverzije nelinearna, mogu imati veliku aditivnu grešku uzrokovanu temperaturnom promjenom aktivnog otpora namotaja i niz drugih.

Ovi nedostaci su lišeni diferencijalnih pretvarača, koji su dva pojedinačna pretvarača sa zajedničkom armaturom. Na sl. 1b prikazuje diferencijalni induktivni pretvarač koji se sastoji od dva pretvarača prikazana na sl. 1a.

Prilikom pomicanja armature, na primjer, ulijevo, induktivnost L se povećava, a druga induktivnost L2 se smanjuje.

Rice. 2. Dizajn induktivnog klipnog pretvarača (1 - kalem, 2 - klip): a) pojedinačni pretvarač; b) diferencijalni pretvarač

Druga vrsta induktivnih pretvarača su klipni pretvarači. Na sl. 2a prikazuje jedan klipni pretvarač, koji je zavojnica 1 iz koje se može produžiti ferimagnetno jezgro 2 (klip). U srednjem položaju klipa, induktivnost je maksimalna.

Diferencijalni pretvarač, koji se sastoji od dva jednostruka klipna pretvarača, shematski je prikazan na sl. 2b. 3I ovdje, kada se klip pomjeri, jedna induktivnost se smanjuje, a druga povećava.

Kada se koriste induktivni pretvarači, izlazna veličina obično nije induktivnost kao takva, već reaktancija pretvarača Z, koja je, ako zanemarimo aktivnu komponentu, jednaka Z = jwL.

3.1 Greškeinduktivnipretvarači

Greške induktivnih pretvarača su uglavnom uzrokovane promjenom aktivne komponente njihovih otpora. Ova greška je aditivna i smanjuje se u slučaju mosnih kola. Osim toga, pri promjeni temperature mijenja se i magnetska permeabilnost čelika, što dovodi do dodatne promjene aditivnih i multiplikativnih grešaka. Promjene napona napajanja i njegove frekvencije također uzrokuju promjenu osjetljivosti i pojavu multiplikativnih grešaka.

Među greškama induktivnih senzora mogu se razlikovati sljedeće:

1.1) Greška zbog temperaturnih uslova. Ova greška je slučajna i mora se procijeniti prije nego senzor počne raditi. Greška nastaje zbog činjenice da određeni parametri sastavnih dijelova senzora ovise o temperaturi, a uz prilično snažno odstupanje od norme u jednom ili drugom smjeru, greška može biti vrlo impresivna.

1.2) Greška zbog djelovanja sile privlačenja armature

1.3) Greška linearnosti funkcije transformacije

Prilikom rada induktivnih pretvarača u mosnim kolima dolazi do greške zbog nestabilnosti napona i frekvencije napajanja mosta, kao i promjene oblika krive napona napajanja. Za poboljšanje svojstava induktivnih MT-a koriste se diferencijalni pretvarači (njihov dizajn je prikazan na slici 1b) Diferencijalni pretvarači mogu značajno smanjiti greške, povećati osjetljivost i povećati linearni presjek karakteristike.

3.2 Measuringlancimainduktivnipretvarači

Mostovi za merenje induktivnosti i faktora kvaliteta induktora. Induktor, čiji se parametri mjere, uključen je u jedan od krakova mosta sa četiri kraka, na primjer, u prvom kraku:

Da bi most bio uravnotežen, barem jedan od preostalih krakova mora sadržavati reaktanciju u obliku induktivnosti ili kapacitivnosti.

Prednost se daje kontejnerima, jer. induktori su inferiorni u odnosu na kondenzatore u pogledu tačnosti proizvodnje, ali su mnogo skuplji. Dijagram takvog mosta prikazan je na sl. 3

Rice. 3. Most za mjerenje parametara induktora

Kada je most u ravnoteži, prema opštoj jednačini ravnoteže, to je tačno. Izjednačavanjem realnog i imaginarnog dela odvojeno dobijamo dva uslova ravnoteže:

Takav most je uravnotežen podešavanjem i. Vrijednost je proporcionalna induktivnosti, i - faktoru kvalitete mjerene zavojnice. Nedostatak razmatrane sheme je loša konvergencija mosta pri mjerenju parametara zavojnica s niskim faktorom kvalitete. Ako je Q = 1, proces balansiranja je već težak, a kada je Q< 0,5 уравновешивание моста практически невозможно.

mjerni induktivni pretvarač sile

4 . Kalkulacijamajorparametrikonverter

Potrebno je razviti senzor za koji su date sljedeće karakteristike mjernog instrumenta:

Izmjerena vrijednost: sila;

Vrijednost mjernog parametra: 70-120 kN;

Greška mjerenja: 0,25%

Vrsta izlaznog signala: električni signal

Transduktor: induktivni

Za naš predmetni rad biramo jedan induktivni pretvarač sa promjenjivim zračnim rasporom, jer ga karakteriziraju mjerenja u rasponu od 0,01 do 10 mm, što vam omogućava mjerenje zadanog parametra.

Hajde da prikažemo blok dijagram ovog uređaja na slici 4. Izlazni signal se dobija u obliku naizmeničnog napona uzetog iz otpora opterećenja RH uključenog u kolo namotaja 2 postavljenog na jezgro 1. Napajanje se vrši preko naizmenični napon U. Pod dejstvom ulaznog signala, armatura 3 se pomera i menja razmak:

Rice. 4 - Jednostruki induktivni pretvarač sa varijabilnim zračnim rasporom

Izračunajmo glavne parametre okvira razvijenog senzora:

Materijal - precizna legura 55 VTYu;

Poissonov koeficijent - 0,295;

Modul elastičnosti - 11 * N / \u003d 1,1209 * kgf /;

Neka radijus membrane;

24,77 MPa = 2,43 kgf;

42,46 MPa = 4,17 kgf.

Izračunajte debljinu membrane pomoću formule (2)

h = 0,0408 cm;

Koristeći formulu (3) određujemo minimalni i maksimalni otklon membrane

P = 0,044 cm;

P = 0,076 cm;

Koristeći formulu (4) izračunavamo induktivnost pri maksimalnom otklonu membrane.

Površina presjeka zračnog raspora;

Zračna magnetna permeabilnost;

Promjenjiva površina zračnog raspora.

Dobijeni podaci biće prikazani u tabeli 1 i prikazani na grafu zavisnosti (R) (slika 5) i zavisnosti L(R) (slika 6):

Tabela 1

Proračun induktivnog pretvarača

Rice. 5 - Ovisnost (P)

Rice. 6 - Ovisnost L(P)

5 . Kalkulacijatrotoarshema

Maksvelov most - Krivica je prikazana na slici (3)

Uzmimo = 800 oma;

Izračunajte minimalnu i maksimalnu vrijednost induktivnosti.

6 . Definicijagreškeinduktivnikonverter

Informativna sposobnost induktivnog senzora je u velikoj mjeri određena njegovom greškom u konverziji mjerenog parametra. Ukupna greška induktivnog senzora sastoji se od velikog broja komponentnih grešaka, kao što su greška od nelinearnosti karakteristike, temperaturna greška, greška od uticaja spoljašnjih elektromagnetnih polja, greška od magnetoelastičnog efekta, greška iz priključnog kabla i drugo.

Prema referentnim podacima, greška ampermetra je 0,1%, greška mosta je 0,02%.

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

Greška induktivnog senzora određena je formulom (1):

Nađimo potrebne varijable.

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

169.982 mH.

Dobivene podatke zamjenjujemo u izraz (6) i nalazimo grešku induktivnog senzora:

Uporedimo dobijenu grešku sa datom

0,23% < 0,25%

Dakle, rezultirajuća greška nije veća od navedene, stoga zaključujemo da razvijeni sistem zadovoljava zahtjeve.

Zaključak

Predmetni rad je bio posvećen razvoju metode za mjerenje sile pomoću induktivnog pretvarača koji ispunjava zahtjeve projektnog zadatka. Prilikom projektovanja proučavane su različite metode mjerenja sile na osnovu kojih je razvijena rezultirajuća metoda mjerenja ovog parametra.

Napravljen je pregled metoda za mjerenje sile, odabrana odgovarajuća metoda u mjernom opsegu, izračunati su glavni parametri pretvarača i izračunata greška dobijene metode mjerenja sile.

Tako su u procesu izvođenja nastavnog rada završene sve tačke tehničkog zadatka i razvijena metoda za mjerenje odgovarajućeg parametra koji ispunjava postavljene zahtjeve.

Listaknjiževnost

1. Meizda F. Elektronski mjerni instrumenti i metode mjerenja: Per. od eng. M.: Mir, 1990. - 535 str.

2. Brindley K.D. Mjerni pretvarači. M.: Electr, 1991. - 353 str.

3. Spector S.A. Električna mjerenja fizičkih veličina: Metode mjerenja: Udžbenik za univerzitete. L.: Energoatomizdat, 1987. - 320 str.

4. Levšina E.S. Električna mjerenja fizičkih veličina. M.: Mir, 1983 - 105 str.

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Izrada mjernog kanala za praćenje fizičkih parametara tehnološke instalacije: izbor tehničkih sredstava mjerenja, proračun greške mjernog kanala, prigušnog uređaja, protočnih otvora i automatskog potenciometra.

seminarski rad, dodan 07.03.2010


Most i indirektne metode za mjerenje jednosmjerne otpornosti. Rezonantne, mostovne i indirektne metode za mjerenje parametara induktora. Rješavanje problema mjerenja parametara kondenzatora pomoću homogenog mosta.

test, dodano 04.10.2013


Značajke mjerenja jačine struje u strujnom kolu pomoću ampermetra. Metoda za izračunavanje jačine struje u nerazgranatom dijelu električnog kola prema prvom Kirchhoffovom zakonu, provjera njene ispravnosti. Analiza apsolutnih i relativnih grešaka parametara kola.

laboratorijski rad, dodano 01.12.2010


Glavne vrste, uređaj, princip rada senzora koji se koriste za mjerenje tlaka. Njihove prednosti i mane. Razvoj piezoelektričnog pretvarača. Elementi njegove strukturne šeme. Proračun funkcija konverzije, osjetljivost uređaja.

seminarski rad, dodan 16.12.2012


Izbor mjernog uređaja za kontrolu tolerancije parametara. Određivanje granica pouzdanosti neisključene greške pouzdanosti rezultata mjerenja. Svrha i princip rada digitalnih univerzalnih voltmetara i njihovih komponenti.

seminarski rad, dodan 14.04.2019


Uređaji za mjerenje nivoa osvjetljenja. Razvoj mjerne tehnike. Određivanje osvjetljenja pomoću fotoćelije od selena. Merenje osvetljenosti luksmetrom Yu117. Određivanje greške mjerenja. Obim i rad uređaja.

seminarski rad, dodan 05.05.2013


Klasifikacija mjernih instrumenata i određivanje njihovih grešaka. Pregled Newtonovih zakona. Karakteristike fundamentalnih interakcija, gravitacionih i ravnotežnih sila. Opis namjene gravimetara, dinamometara, instrumenta za mjerenje sile kompresije.

seminarski rad, dodan 28.03.2010


Direktna i indirektna mjerenja napona i struje. Primjena Ohmovog zakona. Zavisnost rezultata direktnih i indirektnih mjerenja o vrijednosti ugla rotacije regulatora. Određivanje apsolutne greške indirektnog mjerenja jednosmjerne struje.

laboratorijski rad, dodano 25.01.2015


Magnetoelektrični mjerni mehanizmi. Metoda indirektnog mjerenja aktivnog otpora do 1 Ohm i procjena sistematske, slučajne, komponentne i ukupne greške mjerenja. Sredstva za mjerenje neelektrične fizičke veličine (pritisak).

seminarski rad, dodan 29.01.2013


Parametri i karakteristike mjernih mjerača, transformacija deformacija. Proračun funkcije i koeficijenta prijenosa, uzimajući u obzir utjecaj krajnjeg i kontaktnog presjeka. Određivanje parametara mjernog modula. Transport, montaža i skladištenje uređaja.

Sila se zove kvantitativna karakteristika procesa interakcije objekata (na primjer, sila trenja).

Koncept "mase" karakteriše inercija objekata i njihove gravitacione sposobnosti.

U mjerenjima obično ne prave razliku između mase (količine materije) i težine - sile privlačenja tijela od strane Zemlje (gravitacijska sila), stoga se za mjerenje sile i mase-težine koriste iste metode mjerenja.

Uređaji za mjerenje mase gravitacijskom sposobnošću objekta nazivaju se vage. Mjerenje sile se vrši pomoću dinamometri. Podjela instrumenata za mjerenje sile na vage i dinamometre je zbog činjenice da je smjer vektora gravitacijske sile strogo definiran u prostoru. Ova okolnost se uzima u obzir prilikom projektovanja instrumenata za merenje gravitacione sile, kao i prilikom pripreme vage za rad. Konkretno, dizajn vaga predviđa nivoe i visak koji vam omogućavaju da ih postavite u horizontalni položaj sa potrebnom preciznošću. Radni položaj dinamometara može biti bilo koji - glavna stvar je da se mjerna linija poklapa sa smjerom vektora sile. Pod ovim uslovom, vage se mogu koristiti za merenje negravitacione sile, a dinamometri se mogu koristiti za određivanje težine. Dakle, podjela instrumenata za mjerenje sile na vage i dinamometre određena je njihovom namjenom.

Mjerenje čvrstoće. U općenitom slučaju, dinamometri se sastoje od pretvarača sile - elastično deformabilnog elementa, pretvarača naprezanja, ako je potrebno, i pokazivača.

Dinamometri (dinamometar od grčkog dynamis - sila i metar) izrađuju se u tri tipa: DP - opružni, DG - hidraulični, DE - električni.

Raznolikost dizajna elastičnih elemenata može se klasificirati zavisno od vrste ostvarene deformacije: korištenjem tlačnih ili zateznih deformacija, deformacija savijanja, posmične deformacije i mješovite deformacije (Sl. 61)

Dinamometrijske zatezne ili tlačne opruge se obično izrađuju u obliku punog ili šupljeg cilindra, ponekad u obliku pravokutne šipke (od 10 kN do 1 MN).

Fig.61. Pretvarači sile u deformaciju: a) kompresija, b) savijanje, c) smicanje, d) miješano

Deformacija savijanja se ostvaruje i u elastičnim elementima izrađenim u vidu sistema radijalno postavljenih greda, prstenova, membrana, okvira itd. (od 10 N do 10 kN - radni alati). Za prstenaste elemente do 2 MN.

Dinamometri sa složenim elastičnim elementom (slika 3d) su dizajnirani da približe karakteristiku konverzije linearnoj i široko se koriste kao radni i referentni mjerni instrumenti.

Mehanički dinamometri se koriste samo za mjerenje statičkih sila. Deformacija senzorskog elementa (0,1 - 2 mm) se mjeri pomoću indikatora s brojčanikom ili indikatorske glave. Mehanički dinamometri su komercijalno dostupni za opterećenja do 10 MN. Klasa tačnosti dostiže 0,1 - 2%.

Za elastične elemente velike krutosti (šipke) koriste se deformacijski i strunasti pretvarači deformacije u električni signal. Sa malom krutošću (prsten, elementi elastične grede), primjenjivi su kapacitivni, induktivni i drugi pretvarači.

Među električnim dinamometrima najveći značaj imaju mjerači naprezanja. Opseg njihove primjene je od 5 N do 10 MN i više. Osjetljivi element ovakvih dinamometara izrađuje se u obliku šipke, cijevi, radijalno opterećenog prstena, dvostruke grede, konzolne torzijske grede itd. Deformacijski mjerač zalijepljen na osjetljivi element registruje vlačna naprezanja – sabijanje, savijanje, itd. torzija, smicanje. Dinamometri za mjerenje naprezanja su pogodni i za statička i za dinamička mjerenja.

U strunastim dinamometrima koristi se mjerač napona. Osjetljivi element je feromagnetna struna koja se nalazi duž ose elastičnog šupljeg cilindra i povezana s njim u dvije ravnine. Kada se na cilindar dovede opterećenje zbog njegove deformacije, napetost strune i frekvencija njenih oscilacija koje pobuđuje elektromagnet istovremeno se mijenjaju. Frekvencija vlastite oscilacije utiče na vrijednost napona na terminalima mjernog svitka i mjera je opterećenja. Raspon sile od 200 N do 5 MN. Klasa tačnosti 1%.

Pri mjerenju velikih opterećenja (do 50 MN) koriste se magnetoelastični pretvarači.

Magnetoelastični dinamometri su bazirani na feromagnetnim materijalima (na primjer legure željeza i nikla), koji mijenjaju svoju magnetsku permeabilnost u smjeru izlaganja vlačnoj ili tlačnoj sili. Magnetoelastični dinamometar može biti izrađen u obliku zavojnice sa zatvorenim jezgrom od mekog magnetskog materijala. Promjena induktivnosti koja se javlja pri opterećenju može se izmjeriti električnim metodama (slika 62). Klasa tačnosti magnetoelastičnih dinamometara je od 0,1 do 2%.

Rice. 62. Šema uključivanja magnetoelastičnog dinamometra

Piezoelektrični dinamometri se koriste za mjerenje dinamičkih i kvazistatičkih sila (neprikladnih za statičke sile). Klasa tačnosti 1%.

Djelovanje sile može se pretvoriti u promjenu tlaka (hidraulični dinamometri). Sistem mjerenja hidrauličke sile uključuje senzorski uređaj sa potpuno zatvorenom komorom i uređaj za indikaciju. Sila koja djeluje na klip stvara pritisak. U principu, svi manometri (manometri) mogu se koristiti kao indikativni instrument. Najčešće se koriste mehanički uređaji. Nazivne sile od 200 N do 20 MN. Klasa tačnosti 1 - 2%.

Greške dinamometra nastaju iz sljedećih razloga: nelinearnost karakteristike konverzije, njena ponovljivost, histereza, temperaturna ovisnost osjetljivosti i nulte pozicije, puzanje (elastični naknadni efekat).

Glavni parametri i dimenzije dinamometri opće namjene, opruga sa skalom i digitalnim uređajem za očitavanje, dizajnirana za mjerenje statičkih zateznih sila, uspostavlja GOST 13837 „Dinamometri opšte namjene. Specifikacije".

Granice mjerenja dinamometara predviđene standardom: najveća od 0,10 do 500 kN, najmanja - 0,1 od najveće granice.

GOST 13837-79 predviđa proizvodnju dinamometara klasa tačnosti 0,5, 1 i 2. Klasa tačnosti određena je maksimalnom dozvoljenom osnovnom greškom dinamometra, predstavljenom kao smanjena greška. Vrijednost normalizacije u ovom slučaju jednaka je najvećoj granici mjerenja.

Granice dodatne greške dinamometara uzrokovane promjenama temperature okoline u radnom temperaturnom opsegu različitom od temperature normalnih uslova su: ne više od 0,5 glavne greške na svakih 10°C - za dinamometre 1. klase; ne više od 0,25 osnovne greške za svakih 10 °C - za dinamometre 2. klase.

Za kalibraciju, verifikaciju i kalibraciju pretvarača sile koriste se mašine/instalacije za merenje sile, kao i merni instrumenti koji uključuju referentne dinamometre i uređaje za podešavanje sile (prese). Prema funkcionalnoj namjeni, navedeni uređaji se nazivaju mjerama sile.

Mašine/instalacije za mjerenje sile omogućavaju vam da reprodukujete bilo koju vrijednost sile ​​​u utvrđenom rasponu ili nizu diskretnih vrijednosti.

U zavisnosti od konstruktivne izvedbe, razlikuju se mašine za direktno utovar, instalacije za množenje sile (polužne, hidraulične i klinaste) i instalacije za podjelu sile.

Direktno opterećenje se ostvaruje uz pomoć utega i gravitacione sile Zemlje.

Stvaranje instalacija za množenje sile nastaje zbog činjenice da pri visokim vrijednostima sile direktno opterećenje dovodi do povećanja grešaka i potrošnje metala, te visokih ekonomskih troškova. Međutim, čak i u instalacijama množenja sile vrijednost sile se u početku postavlja uz pomoć utega, a zatim se povećava uz pomoć nejednakih poluga ( do 1MN), parovi klipova različitih efektivnih površina ( do 10 MN) ili klinasti efekat (do 5 MN?).

Za smanjenje sile mogu se koristiti ista dizajnerska rješenja kao i za povećanje, ali sa prijenosnim omjerom manjim od 1. Međutim, takvo rješenje nije ekonomski isplativo i ima ograničenu funkcionalnost. Najprihvatljivije rješenje za podjelu sile je uređaj s promjenom ugla nagiba ose cilindrične mase obješene u aerostatskom ovjesu (Sl. 63).

Kao uređaji za podešavanje sile koriste se vijak, poluga, hidraulički, elektromehanički itd. prese. Jedan od glavnih zahtjeva za sredstva za postavljanje sile je konstantnost zadane vrijednosti sile tokom vremena.

Mjerenje mase. Prilikom vaganja, gravitaciona sila se upoređuje sa poznatom silom stvorenom na sljedeće načine:

Opterećenjem poznate mase (klasična metoda);

Zatezanje/kompresija opruge (balans opruge)

Deformacije krutih elastičnih elemenata (deformacije se mjere električnim metodama (elektromehaničke vage);

Pneumatski ili hidraulički uređaj (mjeri tlak zraka ili tekućine);

Elektrodinamički uz pomoć solenoidnog namotaja u konstantnom magnetskom polju (mjerena vrijednost je struja);

Uranjanje tela u tečnost (dubina uranjanja zavisi od mase tela).

S tim u vezi razlikovati vage mehanički (poluga, opruga, klip), elektromehanički (sa kapacitivnim, otpornim na naprezanje, induktivni i piezoelektrični pretvarači pomaka ili deformacije), optičko-mehanički (sa ogledalom ili uređajem za usmjeravanje smetnji), radioizotop (apsorpcija i raspršeno zračenje). Glavne primjene su mehaničke i elektromehaničke vage.

Zahtjevi za vage za statičko vaganje utvrđeni su GOST 29329 - 92.

Vage za statičko vaganje klasificirane su prema sljedećim kriterijima.

Po području primjene(operativne namjene) vage se dijele na: vagonske; kolica; automobilski; monorail; dizalica; roba; za vaganje stoke; za vaganje ljudi; lift; za vaganje mlijeka; prtljaga; trgovanje; medicinski; poštarina.

Po preciznosti vaganja Vage tačnosti su podeljene u 4 klase: Klasa 1 - skale posebne tačnosti; 2 klasa - visoka tačnost; Ocena 3 - srednja tačnost; Ocena 4 - normalna tačnost. Standard GOST 29329 - 92 primjenjuje se na neautomatske vage srednje i konvencionalne klase točnosti.

Po načinu ugradnje na mestu rada vage se dele na: ugradne, ugradne vage (urezne vage su pokretne vage čija je platforma u istoj ravni sa podom prostorije), podne, desktop, mobilne, viseće, stacionarno.

Vrsta uređaja za balansiranje razlikuju se vage: mehaničke, elektromehaničke (elektronske - termin "elektronske vage" primjenjiv je na stolne vage).

Mehaničke vage - vage u kojima se balansiranje gravitacije vrši pomoću različitih mehanizama. Postoje vage, opružne, hidraulične, pneumatske. Vage u kojima je prijenosni uređaj poluga ili sistem poluga nazivaju se polužne vage.

Elektromehaničke vage - vage s uređajem za balansiranje u obliku pretvarača, u kojem se gravitacija pretvara u električni signal.

Po vrsti uređaja za prijem opterećenja Postoje vage: bunker, monošina, kanta, transporter, kuka, platforma.

Prema načinu postizanja ravnotežnog položaja razlikuju se vage: sa automatskim balansiranjem, sa poluautomatskim balansiranjem, sa neautomatskim balansiranjem.

Ovisno o vrsti uređaja za čitanje Postoje vage: sa analognim uređajem za očitavanje (brojčanik i vaga), sa uređajem za diskretno očitavanje (digitalno).

Standard GOST 29329-92 predviđa sljedeće glavne karakteristike vage.

Interval skale verifikacije e- uslovna vrijednost, izražena u jedinicama mase i koja karakterizira tačnost skale.

Cijena podjele verifikacije za klasu tačnosti "srednja" 0,1 g ≤ e≤ 2 g na broj verifikacionih podjela n= 100…10000 i e≥5 g at n= 500…10000; za klasu tačnosti "normalno" e≥5 g at n= 100…1000. (n- broj podjela verifikacije, definisan kao omjer najveća granica vaga na cijenu podjele verifikacije).

Vrijednosti vrijednosti podjele verifikacije ( e), intervali skale ( d) i diskretnost uzorkovanja ( d d) u jedinicama mase bira se iz raspona: 1×10 a; 2×10 a i 5×10 a, gdje je a pozitivan cijeli broj, negativan cijeli broj ili nula. Vrijednost kalibracijske podjele vaga bez pomoćnog uređaja za očitavanje mora odgovarati vrijednosti podjele skale za vage s analognim uređajem za očitavanje i rezoluciji očitavanja za vage s digitalnom indikacijom.

Vrijednost podjele ili rezolucija očitanja mase, kao i vrijednost kalibracijske vrijednosti podjele naznačeni su na vagi ili u operativnoj dokumentaciji za njih.

najveći(NIP) i najmanji(NmPV) granice vaganja- najveće i najmanje vrijednosti mase, pri kojima je osigurana usklađenost vage sa zahtjevima regulatornih dokumenata.

Maksimalna granica vaganja (LEL) predviđena GOST 29329-92 je od 200 g do 500 tona (opseg LEL vrijednosti ne odgovara seriji preferiranih brojeva).

Najmanja granica vaganja - za klasu tačnosti, prosek se uzima jednak 20 e; za klasu tačnosti obična - 10 e. Gdje e- cijena podjele verifikacije.

Granice greške težine su normalizovane u zavisnosti od NmPV i klase tačnosti i kreću se od 0,5∙e do 1,5∙e prilikom inicijalne verifikacije u preduzećima: proizvođač i popravka. Tokom rada i nakon popravke u operativnom preduzeću - od 1,0∙e do 2,5∙e. Granice greške uređaji za podešavanje nule-±0,25 e.

Postoje sljedeće vrste vaga za ravnotežu za mjerenje mase: laboratorijski (analitički, kvadrantni, elektronski, ravnokraki), stolni brojčanik, klackalica za brojanje, platforma mobilni (vaga, brojčanik, pošta).

Princip rada vage s polugom je balansiranje momenta stvorenog gravitacijskom silom iz izmjerene mase, momenta gravitacije utega ili tereta.

Sljedeće opcije pretvarača implementirane su u vagu za ravnotežu:

Sa varijabilnom balansnom masom: poluga sa vagom i tegovima; poluga sa gornjim utezima;

Sa varijabilnom dužinom poluge: poluga sa pokretnim tegovima; poluga sa utegom valjka;

Varijabilni ugao: kvadrant; protivteža.

Zahtjevi za parametre vaga s polugom opće namjene utvrđeni su GOST 14004.

U zavisnosti od maksimalnog ograničenja vaganja, vage opšte namene se dele u tri grupe: - stolne (do 50 kg); - pokretni i urezni (50 - 6000 kg); - stacionarni (vagon, automobil, lift) (od 5000 do 200000 kg).

Najmanja granica vaganja je 20 d (cijena podjele d-skale) za stolne vage i 5% P max za ostale.

Vage s polugom se koriste zajedno sa utezima, koji se, ovisno o namjeni, dijele na utege opće namjene, referentne i specijalne. Posljednja grupa uključuje referentne utege (koriste se za poboljšanje tačnosti očitavanja laboratorijskih vaga), uslovne utege (predviđene za kompletiranje vaga i drugih uređaja s omjerom krakova sistema poluga od 1:100), utege ugrađene u vage i utezi koji se koriste u tehnološkim vagama i dozatorima.

Strukturno, utezi opće namjene izrađuju se u obliku žice, poligonalne ploče (trokutaste, kvadratne ili peterokutne), cilindra s glavom, paralelepipeda. Nazivna vrijednost mase utega uzima se iz raspona vrijednosti 1·10 n, 2·10 n, 5·10 n (n je bilo koji pozitivan ili negativan cijeli broj). Standard GOST 7328 - 2001 „Težine. Opće specifikacije" predviđa oslobađanje utega težine od 1 mg do 5000 kg. U zavisnosti od proizvodne tolerancije, tegovima se dodeljuju klase tačnosti: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (u opadajućem redosledu tačnosti). Utezi se mogu isporučiti u obliku kompleta, čiji je sastav formiran u skladu s preporukama GOST 7328 - 2001.

Primjer simbola u dokumentaciji utega od 500 g klase tačnosti F 1: Težina 500 g F 1 GOST 7328-2001. Postavljeni utezi: Set (1 mg - 1 kg) E 2 GOST 7328 - 2001.

U opružnim vagama, osjetljivi element je opruga (kompresiona, zatezna, spiralna, itd.), čija je deformacija proporcionalna sili gravitacije. Vrijednost deformacije se mjeri direktno ili se podvrgava dodatnoj transformaciji.

U elektronskim vagama se kao primarni pretvarač koriste dva glavna tipa senzora: piezokvarc i otporni na naprezanje.

Vage čine posebnu grupu za vaganje vozila u pokretu . Opšti tehnički zahtjevi za njih dati su u GOST 30414-96.

Standard se odnosi na vage dizajnirane za vaganje u pokretu ili za statičko vaganje i vaganje u kretanju sljedećih vozila: željezničkih vagona (uključujući cisterne), kolica, njihovih vozova, automobila, prikolica, poluprikolica (uključujući cisterne), cestovnih vozova.

Tabela 7. Mehaničke vage

Ovisno o izvedbi uređaja za prijem tereta, može odrediti opterećenje odmah iz cijelog automobila (kolica, automobila, prikolice, poluprikolice) ili autonomno - istovremeno ili naizmjenično - sa svakog okretnog postolja, para kotača (osovine) ili od svaki točak.

U zavisnosti od normalizovanih vrednosti metroloških karakteristika, vage se dele u četiri klase tačnosti: 0,2; 0,5; jedan; 2. Oznaka klase tačnosti odgovara grešci dozvoljenoj tokom rada. Istovremeno, u rasponu od LmLL do 35% LEL uključujući, ovo je smanjena greška čija je normalizujuća vrijednost 35% LEL. U rasponu iznad 35% LEL do LEL, klasa tačnosti određuje relativnu grešku mjerenja.

Prilikom inicijalne verifikacije ili kalibracije, dozvoljene greške se smanjuju za 2 puta.

Merenje protoka

Brzina protoka je količina tvari koja teče kroz datu dionicu cjevovoda u jedinici vremena. Razlikujte troškove zapremine i mase. Instrumenti za mjerenje protoka nazivaju se mjerači protoka. Raznolikost mjerača protoka određena je ne samo konstruktivnim rješenjima, već i principima rada koji su implementirani u njima. Razmotrite najčešće korištene opcije.

Brojači jačine zvuka. Princip rada volumetrijskih brojača zasniva se na direktnom mjerenju zapremina mjerenog medija korištenjem mjernih komora poznate zapremine i brojanju broja porcija koje su prošle kroz brojač. Najčešći volumetrijski brojač tečnih supstanci je brojač sa ovalnim zupčanicima (slika 64) Ovalni zupčanici 1 i 2, smešteni u kućištu 3, rotiraju zbog razlike pritisaka P 1 i P 2. Za jedan obrtaj zupčanika, mjerne šupljine, čija je zapremina tačno poznata V 1 i V 2 , se dva puta pune i dva puta prazne. Os jednog od zupčanika rotira mehanizam za brojanje koji se nalazi izvan kućišta 3. Brojač okarakterisan visoka tačnost merenja (greška 0,5 ... 1%), mali gubitak pritiska, nezavisnost indikacija od viskoziteta, značajan obrtni moment. Nedostatak ovih mjerača je potreba za dobrim filtriranjem mjerenog medija, kao i visok nivo akustične buke.

Rice. 64. Šema brojača sa ovalnim zupčanicima

Za mjerenje protoka plina koriste se rotacijski plinomjeri čiji je princip rada sličan mjerama s ovalnim zupčanicima. Koriste se za mjerenje protoka od 40 do 40.000 m/h i imaju klasu tačnosti 2 i 3.

Merači zapremine za merenje protoka tečnosti uključuju vesla brojači, karakteriziran gornjom granicom mjerenja od 100 ... 300 m/h i klasama tačnosti od 0,25 i 0,5.

Brojači brzine omogućavaju vam da postavite brzinu protoka prema ovisnosti brzine rotacije aksijalnog ili tangencijalnog radnog kola o volumetrijskom protoku. Ako su tahogenerator i voltmetar serijski spojeni na impeler (slika 65), tada se o brzini protoka može suditi iz očitavanja voltmetra. A možete spojiti brojač okretaja i mjeriti potrošnju za određeni vremenski period. Klase tačnosti instrumenta 1; 1.5; 2 pri protoku 3…1300 m/h.

Slika 65 također prikazuje mjerač velike brzine s tangencijalnom turbinom 1. (Broj 2 označava filter.) Takvi mjerači se koriste pri protoku do 3 ... 20 m3 / h i imaju klasu tačnosti od 2 i 3.

Merači protoka gasa. Jedan od najčešćih principa za mjerenje protoka tekućine, plina i pare je princip promjenjivog pada tlaka preko otvora.

Prednosti ove metode su: jednostavnost i pouzdanost, bez pokretnih dijelova, niska cijena, mogućnost mjerenja gotovo bilo kojeg protoka, mogućnost dobijanja kalibracionih karakteristika mjerača protoka proračunom.

Rice. 65. Šema brzonog brojača sa aksijalnim i tangencijalnim impelerima.

1 - mlazni ispravljač, 2 - mehanizam prijenosa, 3 - uređaj za brojanje, 4 - komora, 5 - pužni par, 6 - radno kolo.

U skladu s gore navedenim principom, u cjevovod se ugrađuje uređaj za sužavanje. Brzina protoka kroz otvor otvora je veća nego prije njega, zbog čega se stvara pad tlaka na otvoru koji se mjeri diferencijalnim manometrom. Očitavanje diferencijalnog manometra zavisi od brzine protoka u ograničenju ili od brzine protoka. Sheme standardnih uređaja za sužavanje i priključne točke grana diferencijalnog manometra prikazane su na slici 66.

Rice. 66 Šeme uređaja za sužavanje: a) dijafragma, b) standardna mlaznica, c) Venturijeva mlaznica, d) Venturijeva cijev

Merači protoka okolo (rotametri). U ovim mjeračima protoka, aerodinamično tijelo (plovak, klip, ventil, rotirajuća ploča, lopta, itd., primjeri na slikama 67 i 68) uočava efekat sile od nadolazećeg toka, koji se povećava sa povećanjem brzine protoka i pomiče aerodinamično tijelo. Težina aerodinamičnog tijela ili sila opruge služi kao sila suprotstavljanja. Mjerači protoka su dizajnirani na način da je kretanje aerodinamičnog tijela praćeno promjenom područja protoka za prolaz tekućine ili plina. U ovom slučaju povećanje protoka dovodi do povećanja površine protoka. Kao rezultat toga, brzina protoka se smanjuje. Takva negativna povratna sprega dovodi do stabilizacije položaja aerodinamičnog tijela. Izlazni signal razmatranih pretvarača protoka je pomak aerodinamičnog tijela.

Rice. 67. Šeme pretvarača elemenata mjerača protoka a) plovak, b) ventil, c) klip

Rice. 68. Šeme mjerača protoka oko: a), b) - tipa plovka; c), d) - tip ventila; e) - tip klipa.

Oznake na slikama.

Slika a: 1 - staklena konusna cijev, 2 - plovak, 3 - graničnik za plovak, 4 - skala.

Slika b: 1 - cilindrični plovak sa rupom u sredini, 2 - fiksna šipka konusnog presjeka, 3 - staklena cilindrična cijev.

Slika c: 1 - ventil, 2 - prstenasta dijafragma, 3 - metalno kućište, 4 - vreteno, 5 - jezgro elementa diferencijalnog pretvarača 7, 6 - nemagnetna čelična cijev.

Slika d: 1 - prigušnica za zrak, 2 - pneumatska mlaznica, 3 - magnet, 4 - cijev od nemagnetnog materijala, 5 - jezgro, 6 - ventil, 7 - mijeh.

Slika e: 1 - utezi, 2 - klip, 3 - jezgro, 4 - indukcioni kalem, 5 - kanal za dovod izlaznog pritiska u nadklipni prostor, 6 - pravougaoni izlaz iz prostora ispod klipa.

Rotametri sa izlaznim pneumatskim signalom od 0,02 ..0,1 MPa proizvode klase tačnosti 1,5 i 2,5.

Osim navedenih tipova, za mjerenje protoka koriste se mjerači protoka varijabilnog nivoa, elektromagnetni, termalni (kalorimetrijski) i drugi mjerači protoka.

Književnost

1.Rannev G.G., Tarasenko A.P. Metode i sredstva mjerenja - 2004.

2. Brindley K. Mjerni pretvarači. Referentni priručnik - 1991.

3. Kozlov M.G. Metrologija i standardizacija. Studijski vodič - 2004.

4. Bolton. Džepni vodič za inženjera metrologije - 2002.

5. Hart Z. Uvod u mjernu tehniku ​​- 1998.

6. Dimov Yu.V. Metrologija, standardizacija i sertifikacija. Udžbenik - 2010.

1.Metode i sredstva mjerenja električnih veličina…………………………..1

1.1.Mjere električnih veličina……………………………………………………………..1

1.2.Električni mjerni instrumenti………………………………………………………….4

1.3 Osciloskopi. Digitalni instrumenti………………………………………..10

1.4.Analogni mjerni pretvarači………………………………..14

1.5.Mjerenje električnih veličina………………………………………………17

2.Mjerenja magnetnih veličina……………………………………………………………………………25

3.Mjerenje neelektričnih veličina……………………………………………………………...28

3.1.Mjerni pretvarači…………………………………………………… ...28

3.2 Mjerenje dužina i uglova…………………………………………………………..35

3.3.Mjerenje temperature………………………………………………………..39

3.4.Mjerenje pritiska…………………………………………………………46

3.5 Mjerenje sile i mase……………………………………………………………………..50

3.6 Mjerenje protoka………………………………………………………… .55

pomoću akcelerometra; mjerenje amplitude i frekvencije vibracija

2. Poređenje nepoznate sile sa gravitacijom P \u003d mg: direktno opterećenje s uzornim utezima;

pomoću hidrauličkog prijenosa i primjernih utega;

pomoću poluga i uzornih utega;

pomoću poluga i klatna

3. Mjerenje elastične deformacije

tijelo u interakciji sa nepoznatim

poznata sila F= sa |; pomoću mjerača naprezanja; pomoću senzora pomaka 4. Poređenjem nepoznate sile sa silom interakcije struje sa magnetnim poljem F= / U I sin a pomoću elektrodinamičkog uzbuđivača. Mjerenje promjenljive harmonijske sile određivanjem amplitude i frekvencije vibracija tijela sa poznatom masom može se izvesti sa velikom preciznošću. Masa se može meriti sa greškom koja ne prelazi nekoliko hiljaditih delova procenta. Frekvencija oscilacija se takođe može meriti sa istom tačnošću. Amplituda oscilovanja tijela sa poznatom masom može se izmjeriti sa greškom koja ne prelazi nekoliko desetina procenta, što će, u suštini, odrediti grešku u mjerenju sile ovom metodom.

Koristi se metoda mjerenja sile poređenjem nepoznate sile sa gravitacijom

koriste se za precizna mjerenja i reprodukciju statičkih i kvazistatičkih sila.

Metoda direktnog punjenja koristi se za kreiranje državnih primarnih standarda jedinice sile, reprodukujući ih s najvećom preciznošću.

Metoda poređenja nepoznate sile sa gravitacijom pomoću poluga i referentnih tegova koristi se za kreiranje uzornih sredstava druge kategorije za merenje sile, obezbeđujući njeno merenje sa greškom koja ne prelazi 0,2% izmerene vrednosti, kao i u sili metara ispitnih mašina koje omogućavaju merenje sile sa greškom, koja ne prelazi 1% izmerene sile u opsegu od 0,04 - 1 od gornje granice merača sile.

Metoda poređenja nepoznate sile sa gravitacijom pomoću hidrauličkog prenosa i oglednih utega se takođe koristi u oglednim sredstvima druge kategorije za merenje sile i u silametrima mašina za ispitivanje. Jer je-

Frikcijski prekidači u hidrauličnom prijenosu koriste par klip-cilindar, u kojem se jedan od elemenata rotira u odnosu na drugi.

Metoda poređenja nepoznate sile sa gravitacijom pomoću poluga i klatna koristi se u mjeračima sile na mašinama za ispitivanje.

Sva sredstva za mjerenje sile zasnovana na metodama poređenja nepoznate sile sa silom gravitacije su obično fiksne instalacije. Proces poređenja snaga u ovim instalacijama je mehanizovan.

Mjerenje sile mjerenjem elastične deformacije tijela koje djeluje s nepoznatom silom je najčešća metoda koja se koristi iu stacionarnim i u prijenosnim sredstvima za mjerenje statičkih i vremenski promjenjivih sila. Ova metoda se koristi u oglednim dinamometrima prve kategorije, koji osiguravaju prijenos jedinice sile iz državnog standarda na primjerna sredstva druge kategorije sa greškom koja ne prelazi 0,1% izmjerene sile. Osim toga, ova metoda se koristi u radnim alatima za mjerenje statičkih i vremenski promjenjivih sila.

Metoda omogućava stvaranje stacionarnih i prijenosnih sredstava za mjerenje vlačnih i tlačnih sila - dinamometara, koji sadrže elastični element opremljen hvataljkama ili nosačima za njegovo uključivanje u strujni krug. U elastičnom elementu nastaje sila reakcije koja se suprotstavlja izmjerenoj sili. Elastični element može biti električki neaktivan ili električno aktivan, odnosno također je osjetljiv element.

Elastični električno neaktivni element obavlja isključivo mehaničke funkcije. Rezultirajuća deformacija elastičnog elementa se opaža od strane osjetljivog elementa, koji može biti ili senzor naprezanja ili

senzor pomaka koji ga pretvara u izlaznu vrijednost.

Elastični, električni aktivni element reagira na polje mehaničkih naprezanja ili deformacija koje stvara izmjerena sila mijenjajući svoje električne ili magnetske karakteristike. Elastični, električno aktivni elementi uključuju, na primjer, piezoelektrične i magnetoanizotropne.

Da bi se postigle optimalne metrološke performanse dinamometra, mora se poštovati nekoliko principa.

Princip strukturalnog integriteta. Izmjerena sila mora se prenijeti u dinamometru kroz kontinuirani medij od jednog materijala. Povreda kontinuiteta dizajna elastičnog elementa uzrok je trenja između spojnih elemenata. S ovim trenjem su povezane greške mjerenja sile koje mogu biti značajne.

Princip integracije. Dinamometar je precizniji, što je osjetljiviji element bolje raspoređen po poprečnom presjeku elastičnog elementa. U tu svrhu koristi se usrednjavanje - integracija napona ili deformacije elastičnog elementa, koji se može okarakterisati ili kao imaginarni ili kao realan.

Sa imaginarnom integracijom, cjelokupno polje naprezanja ili deformacije, a time i izmjerena sila, ocjenjuje se stanjem u jednoj tački ovog polja. U ovom slučaju se pretpostavlja da unutar ograničene površine elastičnog elementa postoji određeno mehaničko polje, koje ne ovisi o mjestu primjene sile. Ovo omogućava korištenje jednog senzorskog elementa. Dizajnerska rješenja koja omogućavaju imaginarnu integraciju su uklanjanje dijelova elastičnog elementa koji primaju silu s mjesta osjetljivog elementa, ograničavajući područje mogućih tačaka primjene sile.