Metode mjerenja karakteristika snage. Sredstva i metode za mjerenje sile

Definicija sile implicitno je sadržana u Newtonova tri zakona gibanja.

1. Svako tijelo je u stanju mirovanja ili jednolikog i pravocrtnog gibanja, 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 NA, zatim tijelo NA djeluje istom ali suprotno usmjerenom silom na tijelo ALI.

Na temelju Newtonovog drugog zakona, jedinica sile definira se kao umnožak mase i akceleracije (F = ma). Postoji još jedna formulacija Newtonovog drugog zakona. Broj gibanja tijela jednak je umnošku njegove mase puta brzine gibanja, pa je tako ma je brzina promjene zamaha. Sila koja djeluje na tijelo jednaka je brzini promjene njegove količine gibanja. Postoje različiti načini mjerenja snage. Ponekad je dovoljno uravnotežiti silu s 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 djelovanjem primijenjenih sila stvaraju električne signale,

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

Snaga djelovanja osobe ovisi o stanju date osobe i njezinim voljnim naporima, odnosno želji da pokaže jednu ili drugu količinu snage, posebno maksimalnu snagu, kao i o vanjskim uvjetima, posebno o parametri motoričkih zadataka, na primjer, zglobni kutovi u biokrugovima tijela.

Postignuća u gotovo svim sportovima ovise o stupnju razvoja kvaliteta snage, a samim tim i metodama kontrole i

značajna pažnja posvećuje se poboljšanju ovih karakteristika.

Načini mjerenja sile

Metode kontrole snage imaju dugu povijest.

Prvi mehanički uređaji dizajnirani za mjerenje ljudske snage stvoreni su još u 18. stoljeću. Prilikom kontrole kvaliteta snage obično se uzimaju u obzir tri skupine pokazatelja.

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

2. Integral, kao što je zamah sile.

3. Diferencijal, kao što je gradijent sile.

Maksimalna snaga je vrlo ilustrativan, ali u brzim pokretima relativno slabo karakterizira njihov konačni rezultat (npr. korelacija maksimalne odbojne sile i visine skoka može biti blizu nule).

Prema zakonima mehanike, konačni učinak djelovanja sile, u

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

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

Prosječna snaga- ovo je uvjetni pokazatelj jednak kvocijentu dijeljenja impulsa sile s vremenom njenog djelovanja. Uvođenje prosječne sile jednako je pretpostavci da je na tijelo tijekom istog vremena djelovala konstantna sila (jednaka prosječnoj).

Postoje dva načina za registriranje kvaliteta snage:

1) bez mjerne opreme (u ovom slučaju procjena razine treninga snage provodi se prema maksimalnoj težini koju sportaš može podići ili držati);

2) pomoću mjernih uređaja – dinamometara

ili dinamometri.

Svi postupci mjerenja provode se uz obvezu

usklađenost s općom kontrolom tjelesne kondicije

mjeriteljski zahtjevi. Također je potrebno strogo

udovoljavaju posebnim zahtjevima za mjerenje sile

1) definirati i standardizirati u ponovljenim pokušajima

položaj tijela (zgloba) u kojem se vrši mjerenje;

2) uzeti u obzir duljinu segmenata tijela pri mjerenju momenata

3) uzeti u obzir smjer vektora sile.

Kontrola snage bez mjerenja uređaja. U masovnom sportu, razina razvoja kvaliteta snage često se ocjenjuje prema rezultatima natjecateljskih ili trening vježbi. Postoje dva načina kontrole: izravne i neizravne. 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 loptica, zgibovi itd.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

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

Uvod

1. Opći podaci 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 kruga

6. Određivanje pogreške 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 prikazuje u obliku funkcionalnog blok dijagrama (mjernog kruga), koji odražava funkcije njegovih pojedinih dijelova u obliku međusobno povezanih simboličnih blokova.

Glavne karakteristike mjernog pretvarača su funkcija pretvorbe, osjetljivost, pogreška.

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

Proporcionalni su dizajnirani tako da na sličan način reproduciraju ulazni signal u izlazni signal. Drugi - izračunati neku funkciju iz ulaznog signala; treći - za dobivanje izlaznog signala, koji je rješenje neke diferencijalne jednadžbe. Radni 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.

Pri projektiranju specijaliziranog nestandardnog mjerila treba voditi računa o bitnim organizacijskim i tehničkim oblicima kontrole, obujmu proizvodnje, karakteristikama mjernih objekata, traženoj točnosti mjerenja i drugim tehničko-ekonomskim čimbenicima.

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

1 . Općenitointeligencijaokomjerljivveličina

Sila je vektorska fizička veličina, koja je mjera intenziteta udara na određeno 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 njezin modul, smjer i točka primjene sile. Također se koristi pojam pravca djelovanja sile, koji označava ravnu liniju koja prolazi kroz točku primjene sile, duž koje je sila usmjerena.

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

U tehničkim mjerenjima dopuštene su jedinice sile:

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

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

Sila se mjeri pomoću dinamometara, strojeva za mjerenje sile i preše, kao i opterećenjem utezima i utezima.

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 tijekom 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 podrhtavanja i neizbježnih trzaja pri ubrzanju njihova kretanja, kao i neravnomjernog opterećenja proizvoda, nastaju promjenjive sile.

Najrašireniji su pokazni 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 pogreška dinamometra moraju se odrediti na jedan od dva načina:

· izračunati,

prema tablicama OST 1 00380.

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

Postoje različite vrste sila: gravitacijske, elektromagnetske, reaktivne, nuklearne, slabe interakcije, inercijska sila, sila 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 znanstvenim istraživanjima, pri ispitivanju preciznih senzora sile u upravljačkim sustavima itd. Sile od 1N do 1MN tipične su za ispitivanje opreme i određivanje sila u vozilima, strojevima za valjanje i drugo. U nekim područjima strojarstva, valjanja čelika i zrakoplovne tehnike potrebno je mjeriti sile do 50-100 MN. Pogreške mjerenja sile i momenata u tehničkim mjerenjima iznose 1--2%. Mjerenje sile svodi se na mjerenje takvih fizikalnih veličina kao što su tlak, ubrzanje, masa, čija pogreška mjerenja u mnogim slučajevima ne bi smjela biti veća od 0,001%.

2 . Pregledmetodemjerljivkoličine

U suvremenoj tehnologiji, mjerenja neelektričnih veličina (temperatura, tlak, sile itd.) se široko koriste električnim metodama. U većini slučajeva takva se mjerenja svode na to da se neelektrična veličina pretvara u električnu veličinu koja o njoj ovisi (npr. otpor, struja, napon, induktivitet, kapacitivnost itd.), mjerenjem čega postaje moguće odrediti željenu neelektričnu veličinu.

Uređaj koji pretvara neelektričnu veličinu u električnu naziva se senzor. Senzori su podijeljeni u dvije glavne skupine: parametarski i generatorski. U parametarskim senzorima neelektrična veličina uzrokuje promjenu nekog električnog ili magnetskog parametra: otpora, induktiviteta, kapacitivnosti, magnetske permeabilnosti itd. Ovisno o principu rada ovi senzori se 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 temelji na uravnoteženju izmjerene sile sa silom koju stvara inverzni elektromehanički pretvarač, najčešće magnetoelektrični, kao i reakcijskom silom koja se javlja u dinamičkom sustavu. Takve sile uključuju centripetalnu silu, silu inercije tijekom oscilatornog gibanja, žiroskopski moment.

Obećavajući način stvaranja visoko preciznih instrumenata za mjerenje velikih sila (od 105 N i više) je uporaba elektrodinamičkih inverznih pretvarača sile sa supravodljivim namotima, koji vam omogućuju reprodukciju sila do 107-108 N s pogreškom od 0,02- 0,05%.

Žiroskopska metoda za mjerenje sila temelji se na mjerenju kutne brzine precesije okvira žiroskopa, koja nastaje pod utjecajem žiroskopskog momenta koji uravnotežuje izmjereni moment ili moment stvoren izmjerenom silom. Ova metoda je našla primjenu u tehnologiji vaganja.

Sila reakcije je jedinstveno određena geometrijom sustava, masama klinova i učestalošću 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 neelastični ili elastični osjetljivi element o primijenjenom pritisku. Prema ovoj metodi izrađuju se dvije vrste instrumenata i senzora tlaka:

Senzori snage izravne pretvorbe, 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 pomak.

Mjerenje sile, mehaničkih naprezanja

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

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

Kvalitativni senzori su granični uređaji čija funkcija nije kvantificiranje vrijednosti sile, već otkrivanje viška dane razine 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 tipkovnica računala. Za detekciju kretanja i položaja objekata često se koriste visokokvalitetni senzori.

Metode mjerenja sile mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

* balansiranje nepoznate sile gravitacijom tijela poznate mase;

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

* balansiranje nepoznate sile elektromagnetskom silom;

* pretvaranje sile u tlak tekućine i mjerenje tog tlaka;

* mjerenje deformacije elastičnog elementa sustava uzrokovane nepoznatom silom.

Većina senzora ne pretvara silu izravno u električni signal. To obično zahtijeva nekoliko međukoraka. Stoga su senzori sile u pravilu kompozitni uređaji. Na primjer, senzor sile često je 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 deformacijskog pretvarača 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 se rad temelji na promjeni otpora žice tijekom njezine deformacije.

4. Induktivni pretvarači. Promjena induktiviteta 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, tlak linearnog ili kutnog pomaka, sadržaj vlage itd.

Prema principu rada, pretvarači generatora podijeljeni su u skupine:

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

3. Piezoelektrični pretvarači. Piezoelektrični efekt, t.j. pojava emf. u nekim kristalima pod utjecajem mehaničkih sila, koristi se za mjerenje tih sila, tlaka i drugih veličina.

3 . Opisinduktivnikonverter

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

Induktivni pretvarač je prigušnica čiji se induktivitet mijenja pod djelovanjem ulazne (izmjerene) vrijednosti. U mjernoj tehnici koriste se izvedbe pretvarača s promjenjivim zračnim rasporom i solenoidni (ili klipni) pretvarači koji se proučavaju u ovom radu.

Induktivni pretvarač s promjenjivim zračnim rasporom shematski je prikazan na sl. 1. Sastoji se od magnetskog kruga 1 u obliku slova U, na koji je postavljena zavojnica 2, i pomične armature 3. Pri pomicanju armature mijenja se duljina zračnog raspora i, posljedično, magnetski otpor. To uzrokuje promjenu magnetskog otpora i induktiviteta pretvarača L. Pod određenim pretpostavkama, induktivnost pretvarača može se izračunati pomoću formule (1):

Riža. 1. Izvedba induktivnog pretvarača s promjenjivim zračnim rasporom (1 - magnetski krug 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 magnetska konstanta, µ je magnetska konstanta čelika, je površina poprečnog presjeka magnetskog toka u zračnom rasporu, je prosječna duljina linije magnetskog polja u čeliku.

Pojedinačni induktivni pretvarači imaju niz nedostataka, posebice njihova funkcija pretvorbe je nelinearna, mogu imati veliku aditivnu pogrešku uzrokovanu temperaturnom promjenom aktivnog otpora namota i niz drugih.

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

Prilikom pomicanja armature, na primjer, ulijevo, induktivitet L se povećava, a drugi induktivitet L2 smanjuje.

Riža. 2. Izvedba induktivnog klipnog pretvarača (1 - zavojnica, 2 - klip): a) pojedinačni pretvarač; b) diferencijalni pretvarač

Druga vrsta induktivnih pretvarača su klipni pretvarači. Na sl. Slika 2a prikazuje pretvarač s jednim klipom, koji je zavojnica 1 iz koje se može produžiti ferimagnetska jezgra 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 pomakne, jedan se induktivitet smanjuje, a drugi povećava.

Kod uporabe induktivnih pretvarača izlazna veličina obično nije induktivitet kao takav, već reaktancija pretvarača Z, koja je, zanemarimo li aktivnu komponentu, jednaka Z = jwL.

3.1 Pogreškeinduktivnipretvarači

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

Među pogreškama induktivnih senzora mogu se razlikovati sljedeće:

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

1.2) Greška zbog djelovanja sile privlačenja armature

1.3) Greška linearnosti transformacijske funkcije

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

3.2 Mjerenjelanciinduktivnipretvarači

Mostovi za mjerenje induktiviteta i faktora kvalitete induktora. Induktor, čiji se parametri mjere, uključen je u jedan od krakova četverokrakog mosta, na primjer, u prvi krak:

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

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

Riža. 3. Most za mjerenje parametara induktora

Kada je most u ravnoteži, prema jednadžbi opće ravnoteže, to je točno. Odvojeno izjednačavanjem realnog i imaginarnog dijela dobivamo dva uvjeta 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 . Izračunmajorparametrimakonverter

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

Izmjerena vrijednost: sila;

Vrijednost mjernog parametra: 70-120 kN;

Pogreška mjerenja: 0,25%

Vrsta izlaznog signala: električni signal

Pretvornik: induktivni

Za naš tečaj odabiremo jedan induktivni pretvarač s promjenjivim zračnim rasporom, budući da ga karakteriziraju mjerenja u rasponu od 0,01 do 10 mm, što vam omogućuje mjerenje zadanog parametra.

Predstavljamo blok dijagram ovog uređaja na slici 4. Izlazni signal se dobiva u obliku izmjeničnog napona uzetog iz otpora opterećenja R H uključenog u krug namota 2 postavljenog na jezgru 1. Snaga se dovodi preko izmjenični napon U. Pod djelovanjem ulaznog signala armatura 3 se pomiče i mijenja razmak:

Riža. 4 - Jednostruki induktivni pretvarač s promjenjivim zračnim rasporom

Izračunajmo glavne parametre okvira razvijenog senzora:

Materijal - precizna legura 55 VTYu;

Poissonov omjer - 0,295;

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

Neka polumjer membrane;

24,77 MPa = 2,43 kgf;

42,46 MPa = 4,17 kgf.

Izračunajte debljinu membrane pomoću formule (2)

v = 0,0408 cm;

Pomoću formule (3) određujemo minimalni i maksimalni otklon membrane

P = 0,044 cm;

P = 0,076 cm;

Pomoću formule (4) izračunavamo induktivitet pri maksimalnom otklonu membrane.

Površina presjeka zračnog raspora;

magnetska propusnost zraka;

Promjenjivo područje zračnog raspora.

Dobiveni podaci bit će prikazani u tablici 1 i prikazani na grafu ovisnosti (R) (slika 5) i ovisnosti L(R) (slika 6):

stol 1

Proračun induktivnog pretvarača

Riža. 5 - Ovisnost (P)

Riža. 6 - Ovisnost L(P)

5 . Izračunpločnikshema

Maxwellov most - Krivnja je prikazana na slici (3)

Uzmimo = 800 ohma;

Izračunajte minimalnu i maksimalnu vrijednost induktiviteta.

6 . Definicijapogreškeinduktivnikonverter

Informativna sposobnost induktivnog senzora uvelike je određena njegovom pogreškom pretvorbe mjernog parametra. Ukupna pogreška induktivnog senzora sastoji se od velikog broja komponentnih pogrešaka, kao što su pogreška od nelinearnosti karakteristike, temperaturna pogreška, pogreška od utjecaja vanjskih elektromagnetskih polja, pogreška od magnetoelastičnog učinka, greška iz spojnog kabela i drugo.

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

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

Pogreška 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 pogrešku induktivnog senzora:

Usporedimo dobivenu pogrešku sa zadanom

0,23% < 0,25%

Dakle, rezultirajuća pogreška nije veća od navedene, stoga zaključujemo da razvijeni sustav zadovoljava zahtjeve.

Zaključak

Predmetni rad je bio posvećen razvoju metode za mjerenje sile pomoću induktivnog pretvarača koji udovoljava zahtjevima projektnog zadatka. Tijekom projektiranja proučavane su različite metode mjerenja sile na temelju kojih je razvijena rezultirajuća metoda mjerenja ovog parametra.

Napravljen je pregled metoda mjerenja sile, odabrana je odgovarajuća metoda u mjernom području, izračunati su glavni parametri pretvarača te izračunata pogreška dobivene metode mjerenja sile.

Tako su u procesu izvođenja nastavnog rada završene sve točke tehničkog zadatka i razvijena je metoda mjerenja odgovarajućeg parametra koji zadovoljava postavljene zahtjeve.

Popisknjiževnost

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

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

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

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

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

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

seminarski rad, dodan 07.03.2010


Most i neizravne metode za mjerenje istosmjernog otpora. Rezonancija, most i neizravne metode za mjerenje parametara induktora. Rješavanje problema mjerenja parametara kondenzatora pomoću homogenog mosta.

test, dodano 04.10.2013


Značajke mjerenja jakosti struje u strujnom krugu pomoću ampermetra. Metoda za proračun jakosti struje u nerazgrananom dijelu električnog kruga prema prvom Kirchhoffovom zakonu, provjera njezine ispravnosti. Analiza apsolutnih i relativnih pogrešaka parametara kruga.

laboratorijski rad, dodano 12.01.2010


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

seminarski rad, dodan 16.12.2012


Izbor mjernog uređaja za kontrolu tolerancija parametara. Određivanje granica pouzdanosti neisključene pogreške povjerenja rezultata mjerenja. Namjena i princip rada digitalnih univerzalnih voltmetara i njihovih komponenti.

seminarski rad, dodan 14.04.2019


Uređaji za mjerenje razine osvjetljenja. Razvoj mjerne tehnike. Određivanje osvjetljenja pomoću selenske fotoćelije. Mjerenje osvjetljenja luksmetrom Yu117. Određivanje mjerne pogreške. Opseg i rad uređaja.

seminarski rad, dodan 05.05.2013


Razvrstavanje mjernih instrumenata i određivanje njihovih pogrešaka. Pregled Newtonovih zakona. Karakteristike temeljnih interakcija, gravitacijskih i ravnotežnih sila. Opis namjene gravimetara, dinamometara, instrumenta za mjerenje sile kompresije.

seminarski rad, dodan 28.03.2010


Izravna i neizravna mjerenja napona i struje. Primjena Ohmovog zakona. Ovisnost rezultata izravnih i neizravnih mjerenja o vrijednosti kuta rotacije regulatora. Određivanje apsolutne pogreške neizravnog mjerenja istosmjerne struje.

laboratorijski rad, dodano 25.01.2015


Magnetoelektrični mjerni mehanizmi. Metoda neizravnog mjerenja aktivnog otpora do 1 Ohm i procjena sustavne, slučajne, komponentne i ukupne pogreške mjerenja. Sredstva za mjerenje neelektrične fizikalne veličine (tlaka).

seminarski rad, dodan 29.01.2013


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

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

Pojam "mase" karakterizira inercija objekti i njihova gravitacijska sposobnost.

U mjerenjima obično ne razlikuju masu (količinu tvari) i težinu - silu 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 predmeta nazivaju se vage. Mjerenje sile se provodi pomoću dinamometri. Podjela instrumenata za mjerenje sile na skale i dinamometre posljedica je činjenice da je smjer vektora gravitacijske sile strogo definiran u prostoru. Ova se okolnost uzima u obzir pri projektiranju instrumenata za mjerenje gravitacijske sile, kao i pri pripremi vage za rad. Konkretno, dizajn vage predviđa razine i visak koji vam omogućuju da ih postavite u vodoravni položaj s potrebnom točnošću. Radni položaj dinamometara može biti bilo koji - glavna stvar je da se mjerna linija podudara sa smjerom vektora sile. Pod tim se uvjetima vage mogu koristiti za mjerenje negravitacijske sile, a dinamometri se mogu koristiti za određivanje težine. Dakle, podjela instrumenata za mjerenje sile na skale i dinamometre određena je njihovom namjenom.

Mjerenje čvrstoće. U općem slučaju, dinamometri se sastoje od pretvarača sile - elastično deformabilnog elementa, pretvornika naprezanja, ako je potrebno, i pokaznog uređaja.

Dinamometri (dinamometar od grčkog dynamis - sila i metar) izrađuju se od tri vrste: DP - opruga, DG - hidraulički, DE - električni.

Raznolikost dizajna elastičnih elemenata može se klasificirati ovisno o vrsti ostvarene deformacije: korištenjem tlačnih ili vlačnih deformacija, deformacija savijanja, posmične deformacije i mješovite deformacije (Sl. 61)

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

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

Deformacija savijanja također se ostvaruje u elastičnim elementima izrađenim u obliku sustava 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) dizajnirani su da približe pretvorbenu karakteristiku linearnoj i naširoko se koriste kao radni i referentni mjerni instrumenti.

Mehanički dinamometri služe samo za mjerenje statičkih sila. Deformacija osjetnog elementa (0,1 - 2 mm) mjeri se indikatorom s brojčanikom ili indikatorskom glavom. Mehanički dinamometri su komercijalno dostupni za opterećenja do 10 MN. Klasa točnosti doseže 0,1 - 2%.

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

Među električnim dinamometrima najveću važnost imaju mjerači naprezanja. Raspon 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 i sl. Mernomjerno mjerilo zalijepljeno na osjetljivi element bilježi vlačna naprezanja – kompresiju, savijanje, torzija, smicanje. Dinamometri za mjerenje naprezanja prikladni su i za statička i za dinamička mjerenja.

U strunastim dinamometrima koristi se mjerač naprezanja strune. Osjetljivi element je feromagnetska struna koja se nalazi duž osi elastičnog šupljeg cilindra i s njim je povezana s dvije ravnine. Kada se na cilindar dovede opterećenje zbog njegove deformacije, istovremeno se mijenja napetost strune i frekvencija njezinih vibracija koje pobuđuje elektromagnet. Frekvencija prirodnog titranja utječe na vrijednost napona na stezaljkama mjernog svitka i mjera je opterećenja. Raspon sile od 200 N do 5 MN. Klasa točnosti 1%.

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

Magnetoelastični dinamometri temelje se na feromagnetskim materijalima (na primjer legure željeza i nikla), koji mijenjaju svoju magnetsku propusnost u smjeru izlaganja vlačnoj ili tlačnoj sili. Magnetoelastični dinamometar može biti izrađen u obliku svitka sa zatvorenom jezgrom od mekog magnetskog materijala. Promjena induktiviteta koja nastaje pri opterećenju može se izmjeriti električnim metodama (slika 62). Klasa točnosti magnetoelastičnih dinamometara je od 0,1 do 2%.

Riža. 62. Shema uključivanja magnetoelastičnog dinamometra

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

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

Pogreške dinamometra uzrokovane su sljedećim razlozima: nelinearnost pretvorbene karakteristike, njezina ponovljivost, histereza, temperaturna ovisnost osjetljivosti i nulte pozicije, puzanje (elastični naknadni efekt).

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

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

GOST 13837-79 predviđa proizvodnju dinamometara razreda točnosti 0,5, 1 i 2. Klasa točnosti određena je maksimalnom dopuštenom osnovnom pogreškom dinamometra, prikazanom kao smanjena pogreška. Normalizirajuća vrijednost u ovom slučaju jednaka je najvećoj granici mjerenja.

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

Za umjeravanje, ovjeravanje i umjeravanje pretvarača sile koriste se strojevi/instalacije za mjerenje sile, kao i mjerni instrumenti koji uključuju referentne dinamometre i uređaje za namještanje sile (preše). Navedene naprave prema funkcionalnoj namjeni nazivaju se mjerama sile.

Strojevi / instalacije za mjerenje sile omogućuju reprodukciju bilo koje vrijednosti sile ​​​u utvrđenom rasponu ili niza diskretnih vrijednosti.

Ovisno o konstruktivnoj izvedbi, razlikuju se strojevi za izravno utovar, instalacije za množenje sile (polužne, hidraulične i klinaste) i instalacije za podjelu sile.

Izravno opterećenje se ostvaruje uz pomoć utega i gravitacijske sile Zemlje.

Stvaranje instalacija za množenje sile posljedica je činjenice da pri visokim vrijednostima sile izravno opterećenje dovodi do povećanja pogrešaka 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 djelotvornih područja ( do 10 MN) ili efekt klina (do 5 MN?).

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

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

Mjerenje mase. Prilikom vaganja, gravitacijska sila se uspoređuje s poznatom silom stvorenom na sljedeće načine:

Opterećenjem poznate mase (klasična metoda);

Zatezanje / kompresija opruge (ravnoteža opruge)

Deformacija krutih elastičnih elemenata (deformacije se mjere električnim metodama (elektromehaničkim vagama);

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

Elektrodinamički uz pomoć solenoidnog namota u stalnom magnetskom polju (mjerena vrijednost je struja);

Uranjanje tijela u tekućinu (dubina uranjanja ovisi o masi tijela).

S tim u vezi razlikovati vage mehanički (poluga, opruga, klip), elektromehanički (s kapacitivnim, deformacijskim, induktivnim i piezoelektričnim pretvaračima pomaka ili deformacije), optičko-mehanički (sa zrcalom ili uređajem za usmjeravanje smetnji), radioizotopski (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 razvrstavaju se prema sljedećim kriterijima.

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

Preciznošću vaganja Ljestvice točnosti dijele se u 4 razreda: Klasa 1 - ljestvice posebne točnosti; 2 klasa - visoka točnost; Ocjena 3 - srednja točnost; Ocjena 4 - normalna točnost. Standard GOST 29329 - 92 odnosi se na neautomatske vage srednje i konvencionalne klase točnosti.

Po načinu ugradnje na mjestu rada vage se dijele na: ugradbene, utorne vage (urezne vage su pokretne vage čija je platforma u istoj razini s podom prostorije), podne, stolne, mobilne, viseće, stacionarni.

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

Mehaničke vage - vage u kojima se uravnotežavanje gravitacije provodi pomoću različitih mehanizama. Postoje vage za utege, opružne, hidrauličke, pneumatske. Vage u kojima je prijenosni uređaj poluga ili sustav 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 primanje opterećenja Postoje vage: bunker, monorail, kanta, transporter, kuka, platforma.

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

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

Standard GOST 29329-92 predviđa sljedeće glavne karakteristike vage.

Interval provjere ljestvice e- uvjetna vrijednost, izražena u jedinicama mase i karakterizira točnost ljestvice.

Cijena podjele provjere za klasu točnosti "srednja" 0,1 g ≤ e≤ 2 g na broj verifikacijskih podjela n= 100…10000 i e≥5 g at n= 500…10000; za klasu točnosti "normalno" e≥5 g at n= 100…1000. (n- broj verifikacijskih podjela, definiran kao omjer najveća granica vage za vaganje na cijenu podjele provjere).

Vrijednosti vrijednosti podjele provjere ( e), intervali ljestvice ( d) i diskretnost uzorkovanja ( dd) 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 vage bez pomoćnog uređaja za očitavanje mora odgovarati vrijednosti podjele ljestvice za vage s analognim uređajem za očitavanje i razlučivosti očitanja za vagu s digitalnom indikacijom.

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

najveći(GUTLJAJ) 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 (raspon vrijednosti LEL ne odgovara nizu preferiranih brojeva).

Najmanja granica vaganja - za klasu točnosti, prosjek se uzima jednakim 20 e; za klasu točnosti obični - 10 e. Gdje e- cijena podjele verifikacije.

Granice pogreške težine se normaliziraju ovisno o NmPV-u i klasi točnosti i kreću se od 0,5∙e do 1,5∙e tijekom inicijalne provjere u poduzećima: proizvođač i popravak. Tijekom rada i nakon popravka u operativnom poduzeću - od 1,0∙e do 2,5∙e. Granice pogreške uređaji za postavljanje nule-±0,25 e.

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

Princip rada vage s polugom je uravnotežiti moment koji stvara gravitacijska sila iz izmjerene mase, moment gravitacije utega ili tereta.

Sljedeće opcije pretvarača implementirane su u vagu ravnoteže:

S promjenjivom masom za uravnoteženje: poluga s vagom i utezima; poluga s gornjim utezima;

S promjenjivom duljinom poluge: poluga s pomičnim utezima; poluga s utegom valjka;

Promjenjivi kut: kvadrant; protuteža.

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

Ovisno o maksimalnoj granici vaganja, vage opće namjene dijele se u tri skupine: - stolne (do 50 kg); - pokretni i urezani (50 - 6000 kg); - stacionarni (vagon, automobil, dizalo) (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 koriste se zajedno s utezima, koji se ovisno o namjeni dijele na utege opće namjene, referentne i namjenske. Posljednja skupina uključuje referentne utege (koriste se za poboljšanje točnosti očitavanja laboratorijskih vaga), uvjetne utege (namijenjene za kompletiranje vage i drugih uređaja s omjerom krakova polužnog sustava 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. Ovisno o proizvodnoj toleranciji, utezima se dodjeljuju razredi točnosti: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (silaznim redoslijedom točnosti). Utezi se mogu isporučiti u obliku kompleta, čiji je sastav oblikovan u skladu s preporukama GOST 7328 - 2001.

Primjer simbola u dokumentaciji utega od 500 g razreda točnosti 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 (kompresijska, zatezna, spiralna itd.), čija je deformacija proporcionalna sili gravitacije. Vrijednost deformacije se mjeri izravno ili se podvrgava dodatnoj transformaciji.

U elektroničkim vagama kao primarni pretvarač koriste se dvije glavne vrste senzora: piezokvarc i otporni na naprezanje.

Vage čine zasebnu skupinu za vaganje vozila u pokretu . Opći 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 vlakova, automobila, prikolica, poluprikolica (uključujući cisterne), cestovnih vlakova.

Tablica 7. Mehaničke vage

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

Ovisno o normaliziranim vrijednostima mjeriteljskih karakteristika, vage su podijeljene u četiri razreda točnosti: 0,2; 0,5; jedan; 2. Oznaka klase točnosti odgovara pogrešci dopuštenoj tijekom rada. Istodobno, u rasponu od LmLL do 35% LEL uključujući, ovo je smanjena pogreška, čija je normalizirajuća vrijednost 35% LEL. U rasponu iznad 35% LEL do LEL, klasa točnosti određuje relativnu pogrešku mjerenja.

Tijekom prve provjere ili kalibracije dopuštene pogreške se smanjuju za 2 puta.

Mjerenje protoka

Brzina protoka je količina tvari koja teče kroz određeni dio cjevovoda u jedinici vremena. Razlikovati troškove volumena 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 u njima implementirani. Razmotrite najčešće korištene opcije.

Brojači volumena. Princip rada volumetrijskih brojača temelji se na izravnom mjerenju volumena mjerenog medija pomoću mjernih komora poznatog volumena i brojanja broja porcija koje su prošle kroz brojač. Najčešći volumetrijski brojač tekućih tvari je brojač s ovalnim zupčanicima (slika 64) Ovalni zupčanici 1 i 2, smješteni u kućištu 3, rotiraju se zbog razlike tlaka P 1 i P 2. Za jedan okretaj zupčanika, mjerne šupljine, čiji je volumen točno poznat V 1 i V 2 , dva puta se pune i dva puta prazne. Os jednog od zupčanika rotira mehanizam za brojanje koji se nalazi izvan kućišta 3. Brojač okarakterizirana visoka točnost mjerenja (pogreška 0,5 ... 1%), mali gubitak tlaka, neovisnost indikacija od viskoznosti, značajan moment. Nedostatak ovih mjerača je potreba za dobrim filtriranjem mjerenog medija, kao i visoka razina akustične buke.

Riža. 64. Dijagram brojača s 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 2. i 3. razred točnosti.

Mjerači volumena za mjerenje protoka tekućine uključuju brojači vesla, karakteriziran gornjom granicom mjerenja od 100 ... 300 m/h i klasama točnosti od 0,25 i 0,5.

Brojači brzine omogućuju postavljanje brzine protoka prema ovisnosti brzine vrtnje aksijalnog ili tangencijalnog rotora o volumnoj brzini protoka. Ako su tahogenerator i voltmetar serijski spojeni na impeler (slika 65), tada se o brzini protoka može suditi iz očitanja voltmetra. A možete spojiti brojač okretaja i mjeriti potrošnju za određeno vremensko razdoblje. Klase točnosti 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 točnosti od 2 i 3.

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

Prednosti ove metode su: jednostavnost i pouzdanost, nema pokretnih dijelova, niska cijena, mogućnost mjerenja gotovo svake brzine protoka, mogućnost dobivanja kalibracijskih karakteristika mjerača protoka proračunom.

Riža. 65. Shema brzonog brojača s aksijalnim i tangencijalnim impelerima.

1 - mlazni ispravljač, 2 - prijenosni mehanizam, 3 - uređaj za brojanje, 4 - komora, 5 - pužni par, 6 - impeler.

U skladu s gornjim principom, u cjevovod se ugrađuje uređaj za sužavanje. Brzina strujanja kroz otvor otvora je veća nego prije njega, zbog čega se stvara pad tlaka na otvoru, mjeren diferencijalnim manometrom. Očitavanje diferencijalnog manometra ovisi o brzini protoka u ograničenju ili o brzini protoka. Sheme standardnih uređaja za sužavanje i spojne točke grana diferencijalnog manometra prikazane su na slici 66.

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

Mjerači protoka okolo (rotametri). U ovim mjeračima protoka, aerodinamično tijelo (plovak, klip, ventil, rotirajuća ploča, lopta, itd., primjeri na slikama 67 i 68) percipira učinak sile od nadolazećeg protoka, koji se povećava s povećanjem brzine protoka i pomiče aerodinamično tijelo. Težina aerodinamičnog tijela ili sila opruge služi kao protuteža. Mjerači protoka su konstruirani na način da je kretanje aerodinamičnog tijela popraćeno promjenom područja protoka za prolaz tekućine ili plina. U ovom slučaju, povećanje brzine 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 strujnog tijela.

Riža. 67. Sheme pretvaranja elemenata mjerača protoka a) plovak, b) ventil, c) klip

Riža. 68. Sheme 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 - mjerilo.

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

Slika c: 1 - ventil, 2 - prstenasta dijafragma, 3 - metalno kućište, 4 - stabljika, 5 - jezgra 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 - jezgra, 6 - ventil, 7 - mijeh.

Slika e: 1 - utezi, 2 - klip, 3 - jezgra, 4 - indukcijska zavojnica, 5 - kanal za dovod izlaznog tlaka u prostor iznad klipa, 6 - pravokutni izlaz iz prostora ispod klipa.

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

Osim navedenih tipova, za mjerenje protoka koriste se mjerači protoka varijabilne razine, elektromagnetski, toplinski (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. Mjeriteljstvo i standardizacija. Studijski vodič.-2004.

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

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

6. Dimov Yu.V. Mjeriteljstvo, standardizacija i certifikacija. 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 magnetskih veličina………………………………………………………………………………25

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

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

3.2. Mjerenja duljina i kutova…………………………………………………………..35

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

3.4.Mjerenje tlaka…………………………………………………………46

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

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

pomoću akcelerometra; mjerenje amplitude i frekvencije vibracija

2. Usporedba nepoznate sile s gravitacijom P \u003d mg: izravno opterećenje s uzornim utezima;

pomoću hidrauličkog prijenosa i primjernih utega;

pomoću poluga i uzornih utega;

pomoću poluga i njihala

3. Mjerenje elastične deformacije

tijelo u interakciji s nepoznatim

poznata sila F= sa |; pomoću mjerača naprezanja; pomoću senzora pomaka 4. Usporedba nepoznate sile sa silom interakcije struje s magnetskim poljem F= / U I sin a pomoću elektrodinamičkog uzbudnika. Mjerenje promjenjive harmonijske sile određivanjem amplitude i frekvencije titranja tijela s poznatom masom može se provesti s velikom točnošću. Masa se može mjeriti s greškom koja ne prelazi nekoliko tisućinki postotka. S istom se točnošću može mjeriti i frekvencija oscilacija. Amplituda titranja tijela s poznatom masom može se izmjeriti s pogreškom koja ne prelazi nekoliko desetinki postotka, što će, u biti, odrediti pogrešku u mjerenju sile ovom metodom.

Koristi se metoda mjerenja sile uspoređivanjem nepoznate sile s gravitacijom

služe za precizna mjerenja i reprodukciju statičkih i kvazistatičkih sila.

Metoda izravnog opterećenja koristi se za stvaranje državnih primarnih standarda jedinice sile, reproducirajući ih s najvećom točnošću.

Metoda uspoređivanja nepoznate sile s gravitacijom pomoću poluga i referentnih utega koristi se za stvaranje uzornih sredstava druge kategorije za mjerenje sile, osiguravajući njeno mjerenje s greškom koja ne prelazi 0,2% izmjerene vrijednosti, kao i u sili metara ispitnih strojeva koji omogućuju mjerenje sile s pogreškom, koja ne prelazi 1% izmjerene sile u rasponu od 0,04 - 1 od gornje granice mjerača sile.

Metoda usporedbe nepoznate sile s gravitacijom pomoću hidrauličkog prijenosa i oglednih utega također se koristi u oglednim sredstvima druge kategorije za mjerenje sile i u mjeračima sile ispitnih strojeva. Jer je-

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

Metoda uspoređivanja nepoznate sile s gravitacijom pomoću poluga i njihala koristi se u mjeračima sile ispitnih strojeva.

Sva sredstva za mjerenje sile temeljena na metodama uspoređivanja nepoznate sile sa silom gravitacije obično su fiksne instalacije. Proces usporedbe snaga u ovim instalacijama je mehaniziran.

Mjerenje sile mjerenjem elastične deformacije tijela koje djeluje s nepoznatom silom najčešća je 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 s pogreškom koja ne prelazi 0,1% izmjerene sile. Osim toga, ova metoda se koristi u radnim alatima za mjerenje statičkih i vremenski promjenjivih sila.

Metoda omogućuje 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 mjerenoj sili. Elastični element može biti električki neaktivan ili električno aktivan, tj. također je osjetljiv element.

Elastični električni neaktivni element obavlja isključivo mehaničke funkcije. Rezultirajuću deformaciju elastičnog elementa percipira osjetljivi element, 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, električni aktivni elementi uključuju, na primjer, piezoelektrične i magnetoanizotropne.

Za postizanje optimalnih mjeriteljskih performansi dinamometra potrebno je poštivati ​​nekoliko načela.

Načelo cjelovitosti konstrukcije. 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 pogreške mjerenja sile koje mogu biti značajne.

Princip integracije. Dinamometar je točniji što je osjetljivi element bolje raspoređen po poprečnom presjeku elastičnog elementa. U tu svrhu koristi se usrednjavanje - integracija naprezanja ili deformacije elastičnog elementa, koja se može okarakterizirati ili kao imaginarna ili kao stvarna.

Uz imaginarnu integraciju, cjelokupno polje naprezanja ili deformacije, a time i izmjerena sila, ocjenjuje se stanjem u jednoj točki ovog polja. U ovom slučaju pretpostavlja se da unutar ograničenog područja elastičnog elementa postoji određeno mehaničko polje, koje ne ovisi o točki primjene sile. To omogućuje korištenje jednog senzorskog elementa. Strukturna rješenja koja omogućuju imaginarnu integraciju su uklanjanje dijelova elastičnog elementa koji primaju silu s mjesta osjetljivog elementa, ograničavajući područje mogućih točaka primjene sile.