Methoden voor het meten van vermogenskenmerken. Middelen en methoden voor het meten van kracht

De definitie van kracht is impliciet vervat in de drie bewegingswetten van Newton.

1. Elk lichaam is in een staat van rust of uniforme en rechtlijnige beweging, totdat sommige krachten het uit deze staat halen.

2. Een ongebalanceerde kracht geeft het lichaam versnelling in de richting waarin het werkt. Deze versnelling is evenredig met de kracht en omgekeerd evenredig met de massa van het lichaam.

3. Als het lichaam MAAR werkt met enige kracht op het lichaam BIJ, dan het lichaam BIJ werkt met dezelfde maar tegengesteld gerichte kracht op het lichaam MAAR.

Op basis van de tweede wet van Newton wordt de eenheid van kracht gedefinieerd als het product van massa en versnelling (F = ma). Er is nog een andere formulering van de tweede wet van Newton. Het momentum van een lichaam is gelijk aan het product van zijn massa maal zijn bewegingssnelheid, zodat ma is de snelheid van verandering in momentum. De kracht die op een lichaam werkt, is gelijk aan de veranderingssnelheid van het momentum. Er zijn verschillende manieren om kracht te meten. Soms is het voldoende om de kracht in evenwicht te brengen met een belasting of te bepalen hoeveel de veer uitrekt. Soms kunnen krachten worden berekend uit andere waarneembare grootheden, zoals versnellingen, wanneer wordt overwogen om te springen of projectielen te gooien. In andere gevallen kunt u het beste een van de vele elektrische apparaten gebruiken die bekend staan ​​als mechano-elektrische transducers. Deze apparaten genereren, onder invloed van uitgeoefende krachten, elektrische signalen,

die kan worden versterkt en geregistreerd in de vorm van een record en kan worden omgezet in krachtwaarden.

De kracht van iemands actie hangt af van de toestand van een bepaalde persoon en zijn wilsinspanningen, dat wil zeggen de wens om een ​​of andere hoeveelheid kracht te tonen, in het bijzonder maximale kracht, evenals van externe omstandigheden, in het bijzonder op de parameters van motorische taken, bijvoorbeeld gewrichtshoeken in de biocircuits van het lichaam.

Prestaties in bijna alle sporten zijn afhankelijk van het niveau van ontwikkeling van krachtkwaliteiten, en dus de methoden van controle en

veel aandacht wordt besteed aan het verbeteren van deze kenmerken.

Manieren om kracht te meten

Krachtcontrolemethoden hebben een lange geschiedenis.

De eerste mechanische apparaten die zijn ontworpen om menselijke kracht te meten, werden in de 18e eeuw gemaakt. Bij het controleren van krachtkwaliteiten wordt meestal rekening gehouden met drie groepen indicatoren.

1. Basis: a) momentane krachtwaarden op elk bewegingsmoment (in het bijzonder maximale kracht); b) gemiddelde sterkte.

2. Integraal, zoals het momentum van een kracht.

3. Differentieel, zoals krachtgradiënt.

Maximale sterkte is zeer illustratief, maar bij snelle bewegingen karakteriseert het hun eindresultaat relatief slecht (de correlatie van de maximale afstotende kracht en de hoogte van de sprong kan bijvoorbeeld bijna nul zijn).

Volgens de wetten van de mechanica is het uiteindelijke effect van de werking van een kracht, in

Met name de inspanning die wordt geleverd als gevolg van een verandering in de snelheid van een lichaam wordt bepaald door de impuls van de kracht. Als de kracht constant is, dan puls is het product van de kracht maal de duur ervan Si = F∆t). In andere omstandigheden, bijvoorbeeld bij schokinteracties, worden de berekeningen van de krachtimpuls uitgevoerd door integratie, daarom wordt de indicator integraal genoemd. Dus de meest informatieve krachtimpuls bij

controle van schokbewegingen (bij boksen, aan de bal, enz.).

gemiddelde sterkte- dit is een voorwaardelijke indicator die gelijk is aan het quotiënt van het delen van de impuls van de kracht door de tijd van zijn actie. De introductie van een gemiddelde kracht komt overeen met de veronderstelling dat een constante kracht (gelijk aan het gemiddelde) in dezelfde tijd op het lichaam inwerkt.

Er zijn twee manieren om krachtkwaliteiten te registreren:

1) zonder meetapparatuur (in dit geval wordt de beoordeling van het niveau van krachttraining uitgevoerd op basis van het maximale gewicht dat de atleet kan tillen of vasthouden);

2) met behulp van meetapparatuur - dynamometers

of dynamometers.

Alle meetprocedures worden uitgevoerd met de verplichte

naleving van algemene fysieke fitheidscontrole

metrologische eisen. Het is ook noodzakelijk om strikt

voldoen aan de specifieke eisen voor het meten van kracht

1) definiëren en standaardiseren in herhaalde pogingen

de positie van het lichaam (gewricht) waarin de meting wordt uitgevoerd;

2) houd rekening met de lengte van lichaamssegmenten bij het meten van momenten

3) houd rekening met de richting van de krachtvector.

Krachtcontrole zonder te meten apparaten. In massasporten wordt het ontwikkelingsniveau van krachtkwaliteiten vaak beoordeeld aan de hand van de resultaten van competitie- of trainingsoefeningen. Er zijn twee manieren om te controleren: direct en indirect. In het eerste geval komt de maximale kracht overeen met het grootste gewicht dat een sporter in een technisch relatief eenvoudige beweging (bijvoorbeeld bankdrukken) kan tillen. In het tweede geval wordt niet zozeer absolute kracht gemeten als wel snelheid-krachtkwaliteiten of krachtuithoudingsvermogen. Gebruik hiervoor oefeningen zoals lange en hoge sprongen vanaf een plaats, gevulde ballen gooien, optrekken, enz.

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

geplaatst op http://www.Allbest.ru/

Invoering

1. Algemene informatie over de gemeten waarde

2. Overzicht meetgrootheden

3. Beschrijving van de inductieve transducer:

3.1 Onzekerheden van inductieve transducers

3.2 Meetcircuits van inductieve omvormers

4. Berekening van de belangrijkste parameters van de omvormer

5. Berekening van het brugcircuit

6. Bepaling van de fout van een inductieve transducer

Conclusie

Bibliografie

Invoering

Meettransducers zijn technische apparaten die waarden omzetten en een kanaal vormen voor het verzenden van meetinformatie. Bij het beschrijven van het werkingsprincipe van een meetapparaat dat een reeks meetomvormers bevat, wordt het vaak weergegeven als een functioneel blokschema (meetcircuit), dat de functies van de afzonderlijke onderdelen weerspiegelt in de vorm van onderling verbonden symbolische blokken.

De belangrijkste kenmerken van de meetomvormer zijn de conversiefunctie, gevoeligheid, fout.

Meetomvormers kunnen worden onderverdeeld in drie klassen: proportioneel, functioneel en operationeel.

Proportionals zijn ontworpen om het ingangssignaal op dezelfde manier te reproduceren in het uitgangssignaal. De tweede - om een ​​functie uit het ingangssignaal te berekenen; de derde - om een ​​uitgangssignaal te verkrijgen, wat de oplossing is van een differentiaalvergelijking. Operationele converters zijn traag, omdat hun uitgangssignaalwaarde op elk moment niet alleen tegelijkertijd van de ingangswaarde afhangt. Maar ook van zijn waarden in de vorige momenten.

Bij het ontwerpen van een gespecialiseerd niet-standaard meetinstrument moet rekening worden gehouden met de essentiële organisatorische en technische vormen van controle, de productieschaal, de kenmerken van de gemeten objecten, de vereiste meetnauwkeurigheid en andere technische en economische factoren.

In ons geval wordt alleen de converter ontworpen en daarom kunnen sommige van deze factoren worden verwaarloosd. We geven alleen om de vereiste meetnauwkeurigheid van een bepaalde parameter. Elke meettaak begint met de keuze van een primaire transducer - een "sensor" die in staat is de initiële informatie (elk type vervorming, kinematische bewegingsparameter, temperatuurveranderingen, enz.) Om te zetten in een signaal dat onderwerp is van verder onderzoek. De primaire omvormer is de eerste schakel van het meetsysteem. De omzetter in dit cursuswerk is een inductieve omzetter.

1 . Algemeenintelligentie-wat betreftmeetbaarmaat

Kracht is een fysieke vectorgrootheid, die een maat is voor de intensiteit van de impact op een bepaald lichaam van andere lichamen, evenals op velden. De kracht die op een massief lichaam wordt uitgeoefend, is de oorzaak van een verandering in zijn snelheid of het optreden van vervormingen en spanningen daarin.

Kracht als vectorgrootheid wordt gekenmerkt door zijn modulus, richting en aangrijpingspunt van de kracht. Het concept van de werklijn van een kracht wordt ook gebruikt, ter aanduiding van een rechte lijn die door het aangrijpingspunt van de kracht gaat, waarlangs de kracht wordt gericht.

De SI-eenheid van kracht is de newton (N). Newton is een kracht die een massa van 1 kg in de richting van deze kracht een versnelling geeft van 1 m/s 2.

Krachteenheden zijn toegestaan ​​in technische metingen:

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

1 tc (tonkracht) = 9,81 x 103 N.

Kracht wordt gemeten door middel van dynamometers, krachtmeetmachines en persen, maar ook door belading met gewichten en gewichten.

Dynamometers - apparaten die de kracht van elasticiteit meten.

Dynamometers zijn van drie soorten:

DP - lente,

DG - hydraulisch,

· DE - elektrisch.

Volgens de methode voor het registreren van de gemeten krachten, zijn dynamometers onderverdeeld in:

wijzen - ze worden voornamelijk gebruikt voor het meten van statische krachten die optreden in constructies die op stands zijn geïnstalleerd, wanneer er externe krachten op worden uitgeoefend en voor het meten van trekkracht tijdens een soepele beweging van het product;

Tel- en schrijfdynamometers die variabele krachten registreren, worden meestal gebruikt om de trekkracht van stoomlocomotieven en tractoren te bepalen, omdat door sterk schudden en onvermijdelijke schokken bij het versnellen van hun beweging, evenals door ongelijkmatige belasting van het product, variabele krachten worden gecreëerd.

De meest voorkomende zijn dynamometers voor algemene doeleinden.

De belangrijkste parameters en afmetingen van universele veerdynamometers met een schaalafleesapparaat, ontworpen om statische trekkrachten te meten, zijn vastgesteld door GOST 13837.

De meetlimieten en de fout van de dynamometer moeten op twee manieren worden bepaald:

· berekend,

volgens tabellen OST 1 00380.

Werkende meetinstrumenten die worden gebruikt in krachtmeetsystemen worden gegeven in OST 1 00380.

Er zijn verschillende soorten krachten: zwaartekracht, elektromagnetische, reactieve, nucleaire, zwakke interactie, traagheidskracht, wrijvingskracht en andere. Krachten moeten in een breed bereik worden gemeten - van 10 -12 N (van der Waals-krachten) tot 10N (impact, stuwkracht). Kleine krachten komen aan bod in wetenschappelijk onderzoek, bij het testen van nauwkeurige krachtsensoren in besturingssystemen, etc. Krachten van 1N tot 1MN zijn typerend voor testapparatuur en bij het bepalen van krachten in voertuigen, rollende machines en meer. In sommige gebieden van machinebouw, staalwalsen en lucht- en ruimtevaarttechniek is het nodig om krachten tot 50-100 MN te meten. De meetfouten van kracht en momenten in technische metingen zijn 1--2%. Het meten van kracht wordt gereduceerd tot het meten van fysieke grootheden zoals druk, versnelling, massa, waarvan de meetfout in veel gevallen niet groter mag zijn dan 0,001%.

2 . Beoordelingmethodenmeetbaarhoeveelheden

In de moderne technologie worden metingen van niet-elektrische grootheden (temperatuur, druk, krachten, enz.) Op grote schaal gebruikt door elektrische methoden. In de meeste gevallen komen dergelijke metingen neer op het feit dat een niet-elektrische grootheid wordt omgezet in een daarvan afhankelijke elektrische grootheid (bijvoorbeeld weerstand, stroom, spanning, inductantie, capaciteit, enz.), door te meten welke, het wordt mogelijk om de gewenste niet-elektrische hoeveelheid te bepalen.

Een apparaat dat een niet-elektrische grootheid omzet in een elektrische, wordt een sensor genoemd. Sensoren zijn onderverdeeld in twee hoofdgroepen: parametrisch en generator. In parametrische sensoren veroorzaakt een niet-elektrische grootheid een verandering in een elektrische of magnetische parameter: weerstand, inductantie, capaciteit, magnetische permeabiliteit, enz. Afhankelijk van het werkingsprincipe zijn deze sensoren onderverdeeld in weerstandssensoren, inductief, capacitief, enz. .

Apparaten voor het meten van verschillende niet-elektrische grootheden door elektrische methoden worden veel gebruikt in eps. en locomotieven. Dergelijke apparaten bestaan ​​uit sensoren, een elektrisch meetapparaat (galvanometer, millivoltmeter, milliampèremeter, logometer, enz.) en een tussenverbinding, die een elektrische brug, versterker, gelijkrichter, stabilisator enz. kan bevatten.

Verandering forceren door balanceringsmethode

De methode is gebaseerd op het balanceren van de gemeten kracht met de kracht gecreëerd door de inverse elektromechanische transducer, meestal magneto-elektrisch, evenals de reactiekracht die optreedt in het dynamische systeem. Dergelijke krachten omvatten middelpuntzoekende kracht, traagheidskracht tijdens oscillerende beweging, gyroscopisch moment.

Een veelbelovende manier om zeer nauwkeurige instrumenten te maken voor het meten van grote krachten (vanaf 105 N en meer) is het gebruik van elektrodynamische inverse krachtopnemers met supergeleidende wikkelingen, waarmee u krachten tot 107-108 N kunt reproduceren met een fout van 0,02- 0,05%.

De gyroscopische methode voor het meten van krachten is gebaseerd op het meten van de hoeksnelheid van de precessie van het gyroscoopframe, die optreedt onder invloed van een gyroscopisch moment dat het gemeten moment of het moment gecreëerd door de gemeten kracht in evenwicht houdt. Deze methode heeft toepassing gevonden in de weegtechnologie.

De reactiekracht wordt op unieke wijze bepaald door de geometrie van het systeem, de massa's van de wiggen en de frequentie van hun rotatie. Zo wordt bij ongewijzigde parameters van het meetapparaat de gemeten kracht Fx bepaald uit het motortoerental.

Force methode:

Het is gebaseerd op de afhankelijkheid van de kracht of het moment van krachten ontwikkeld door een niet-elastisch of elastisch gevoelig element van de uitgeoefende druk. Volgens deze methode worden twee soorten instrumenten en druksensoren gebouwd:

Krachtsensoren van directe conversie, waarbij de kracht die wordt ontwikkeld door het gevoelige element door middel van een elektrische omzetter wordt omgezet in een elektrische grootheid

Instrumenten en sensoren met krachtcompensatie, waarbij de kracht die wordt ontwikkeld door het sensorelement wordt gecompenseerd door de kracht die wordt gegenereerd door het compenserende element. Afhankelijk van het type compensatieapparaat kan het uitgangssignaal stroom, lineair of hoekverplaatsing zijn.

Meting van kracht, mechanische spanningen

Krachtsensoren kunnen worden onderverdeeld in twee klassen: kwantitatief en kwalitatief.

Kwantitatieve sensoren meten kracht en geven de waarde ervan weer in elektrische eenheden. Voorbeelden van dergelijke sensoren zijn koppelcellen en rekstrookjes.

Kwalitatieve sensoren zijn drempelapparaten waarvan de functie niet is om de waarde van de kracht te kwantificeren, maar om een ​​overschrijding van een bepaald niveau van uitgeoefende kracht te detecteren. Dat wil zeggen, in het eerste geval hebben we het over de meting en in het tweede geval de beheersing van kracht of mechanische spanning. Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn bijvoorbeeld rekstrookjes en een computertoetsenbord. Vaak worden hoogwaardige sensoren gebruikt om de beweging en positie van objecten te detecteren.

Methoden voor het meten van kracht kunnen worden onderverdeeld in de volgende groepen:

* balanceren van een onbekende kracht door de zwaartekracht van een lichaam met bekende massa;

* het meten van de versnelling van een lichaam met bekende massa, waarop de kracht wordt uitgeoefend;

* balanceren onbekende kracht door elektromagnetische kracht;

* omzetting van kracht in vloeistofdruk en meting van deze druk;

* meting van vervorming van het elastische element van het systeem veroorzaakt door een onbekende kracht.

De meeste sensoren zetten de kracht niet direct om in een elektrisch signaal. Hiervoor zijn meestal meerdere tussenstappen nodig. Daarom zijn krachtsensoren in de regel samengestelde apparaten. Zo is een krachtsensor vaak een combinatie van een kracht-naar-verplaatsing omzetter en een positie(verplaatsings)detector. De principes van de constructie van schalen worden teruggebracht tot het meten van kracht. De uitgeoefende kracht werkt op de primaire transducer (sensor) bestaande uit een elastisch element en een vervormingstransducer die mechanisch is verbonden met het elastische element en zet deze vervorming om in een elektrisch signaal.

Momenteel hebben de volgende typen converters hun toepassing gevonden in de weegtechnologie:

1. Reostatische omvormers. Hun werk is gebaseerd op een verandering in de weerstand van de regelweerstand, waarvan de motor beweegt onder invloed van kracht.

2. Draadomzetters (rekweerstand). Hun werk is gebaseerd op een verandering in de weerstand van de draad tijdens zijn vervorming.

4. Inductieve omvormers. Verandering in de inductantie van de omzetter door een verandering in de positie van een van zijn onderdelen onder invloed van de gemeten waarde. gebruikt om kracht, druk, lineaire verplaatsing van een onderdeel te meten.

5. Capacitieve omvormers. Verandering in de capaciteit van de transducer onder invloed van een gemeten niet-elektrische grootheid: kracht, druk van lineaire of hoekverplaatsing, vochtgehalte, enz.

Volgens het werkingsprincipe zijn generatoromvormers onderverdeeld in groepen:

1. Inductieomvormers. Hun werk is gebaseerd op de omzetting van een gemeten niet-elektrische grootheid, zoals snelheid, lineaire of hoekverplaatsing, in een geïnduceerde emf.

3. Piëzo-elektrische omvormers. Piëzo-elektrisch effect, d.w.z. emf optreden. in sommige kristallen onder invloed van mechanische krachten, wordt gebruikt om deze krachten, druk en andere grootheden te meten.

3 . Beschrijvinginductiefconverter

Bij technische en wetenschappelijke metingen van niet-elektrische grootheden worden inductieve transducers die behoren tot de groep van parametrische sensoren veel gebruikt. Ze verschillen in constructieve eenvoud, betrouwbaarheid en lage kosten. Bovendien hebben ze voor hun werk geen complexe secundaire apparatuur nodig.

Een inductieve transducer is een smoorspoel waarvan de inductantie verandert onder invloed van een ingangswaarde (gemeten). In de meettechnologie worden transducerontwerpen met een variabele luchtspleet en solenoïde (of plunjer) transducers gebruikt, die in dit artikel worden bestudeerd.

Een inductieve transducer met een variabele luchtspleet is schematisch weergegeven in Fig. 1. Het bestaat uit een U-vormig magnetisch circuit 1, waarop een spoel 2 is geplaatst, en een beweegbaar anker 3. Wanneer het anker beweegt, verandert de lengte van de luchtspleet en daarmee de magnetische weerstand. Dit veroorzaakt een verandering in de magnetische weerstand en inductantie van de converter L. Onder bepaalde aannames kan de inductantie van de converter worden berekend met formule (1):

Rijst. 1. Het ontwerp van een inductieve transducer met een variabele luchtspleet (1 - U-vormig magnetisch circuit, 2 - spoel, 3 - anker): a) enkele transducer; b) differentiaalomvormer

waarbij w het aantal windingen van de spoel is, µ o = 4 10 7 H/m is de magnetische constante, µ is de magnetische constante van staal, is de dwarsdoorsnede van de magnetische flux in de luchtspleet, is de gemiddelde lengte van de magnetische veldlijn in staal.

Enkele inductieve converters hebben een aantal nadelen, met name hun conversiefunctie is niet-lineair, ze kunnen een grote additieve fout hebben die wordt veroorzaakt door een temperatuurverandering in de actieve weerstand van de wikkeling, en een aantal andere.

Deze tekortkomingen zijn verstoken van differentiële converters, dat zijn twee enkele converters met een gemeenschappelijk anker. Op afb. 1b toont een differentiële inductieve transducer bestaande uit twee transducers getoond in Fig. 1a.

Wanneer het anker bijvoorbeeld naar links wordt bewogen, neemt de inductantie L, toe en de andere inductantie L2 af.

Rijst. 2. Het ontwerp van de inductieve plunjertransducer (1 - spoel, 2 - plunjer): a) enkele transducer; b) differentiaalomvormer

Een ander type inductieve transducers zijn plunjertransducers. Op afb. 2a toont een enkele plunjerconverter, dat is een spoel 1 van waaruit een ferrimagnetische kern 2 (plunjer) kan worden verlengd. In de middelste stand van de plunjer is de inductantie maximaal.

De differentiaalomvormer, bestaande uit twee enkele plunjer-type omvormers, is schematisch weergegeven in Fig. 2b. 3 Ook hier neemt, wanneer de plunjer wordt bewogen, de ene inductantie af en de andere toe.

Bij gebruik van inductieve omvormers is de uitgangsgrootheid meestal niet de inductantie als zodanig, maar de reactantie van de omvormer Z, die, als we de actieve component verwaarlozen, gelijk is aan Z = jwL.

3.1 fouteninductiefconverters

De fouten van inductieve transducers zijn voornamelijk te wijten aan een verandering in de actieve component van hun weerstanden. Deze fout is additief en neemt af in het geval van brugschakelingen. Bovendien, wanneer de temperatuur verandert, verandert de magnetische permeabiliteit van het staal, wat leidt tot een extra verandering in de additieve en multiplicatieve fouten. Veranderingen in de voedingsspanning en de frequentie ervan veroorzaken ook veranderingen in gevoeligheid en het optreden van multiplicatieve fouten.

Onder de fouten van inductieve sensoren kunnen de volgende worden onderscheiden:

1.1) Fout als gevolg van temperatuuromstandigheden. Deze fout is willekeurig en moet worden geëvalueerd voordat de sensor begint te werken. De fout treedt op vanwege het feit dat bepaalde parameters van de samenstellende delen van de sensor afhankelijk zijn van de temperatuur, en met een vrij sterke afwijking van de norm in de een of andere richting, kan de fout zeer indrukwekkend zijn.

1.2) Fout als gevolg van de werking van de aantrekkingskracht van het anker

1.3) Lineariteitsfout van de transformatiefunctie

Tijdens de werking van inductieve converters in brugcircuits treedt een fout op vanwege de instabiliteit van de spanning en frequentie van de voeding van de brug, evenals een verandering in de vorm van de voedingsspanningscurve. Om de eigenschappen van inductieve MT's te verbeteren, worden differentiële transducers gebruikt (hun ontwerp wordt getoond in figuur 1b) Differentiële transducers kunnen fouten aanzienlijk verminderen, de gevoeligheid verhogen en de lineaire sectie van de karakteristiek vergroten.

3.2 Metenkettingeninductiefconverters

Bruggen voor het meten van de inductantie en kwaliteitsfactor van inductoren. De spoel, waarvan de parameters worden gemeten, is opgenomen in een van de armen van de vierarmige brug, bijvoorbeeld in de eerste arm:

Om de brug in evenwicht te houden, moet ten minste één van de overige benen reactantie bevatten in de vorm van inductantie of capaciteit.

De voorkeur gaat uit naar containers, omdat. inductoren zijn inferieur aan condensatoren in termen van fabricagenauwkeurigheid, maar zijn veel duurder. Een diagram van zo'n brug wordt getoond in Fig. 3

Rijst. 3. Brug voor het meten van de parameters van inductoren:

Wanneer de brug in evenwicht is, volgens de algemene evenwichtsvergelijking, is het waar. Als we de reële en imaginaire delen afzonderlijk gelijkstellen, krijgen we twee evenwichtsvoorwaarden:

Zo'n brug wordt in evenwicht gehouden door aanpassing en. De waarde is evenredig met de inductantie, en - de kwaliteitsfactor van de gemeten spoel. Het nadeel van het overwogen schema is de slechte convergentie van de brug bij het meten van de parameters van spoelen met een lage kwaliteitsfactor. Als Q = 1, is het balanceren al moeilijk, en wanneer Q< 0,5 уравновешивание моста практически невозможно.

meetkracht inductieve transducer

4 . Berekeningbelangrijkparametersconverter

Het is nodig om een ​​sensor te ontwikkelen waarvoor de volgende kenmerken van het meetinstrument worden gegeven:

Gemeten waarde: kracht;

Waarde van de gemeten parameter: 70-120 kN;

Meetfout: 0,25%

Type uitgangssignaal: elektrisch signaal

Omvormer: inductief

Voor ons cursuswerk kiezen we een enkele inductieve transducer met een variabele luchtspleet, omdat deze wordt gekenmerkt door metingen van 0,01 tot 10 mm, waarmee u een bepaalde parameter kunt meten.

Laten we het blokschema van dit apparaat in figuur 4 weergeven. Het uitgangssignaal wordt verkregen in de vorm van een wisselspanning ontleend aan de belastingsweerstand RH die is opgenomen in het circuit van de wikkeling 2 die op de kern 1 is geplaatst. De stroom wordt geleverd door een wisselspanning U. Onder invloed van het ingangssignaal beweegt het anker 3 en verandert de opening:

Rijst. 4 - Enkele inductieve transducer met variabele luchtspleet

Laten we de belangrijkste parameters van het frame van de ontwikkelde sensor berekenen:

Materiaal - precisielegering 55 VTYu;

Poisson-verhouding - 0,295;

Elasticiteitsmodulus - 11 * N / \u003d 1.1209 * kgf /;

Laat de straal van het membraan;

24,77 MPa = 2,43 kgf;

42,46 MPa = 4,17 kgf.

Bereken de membraandikte met de formule (2)

h = 0,0408 cm;

Met formule (3) bepalen we de minimale en maximale doorbuiging van het membraan

P = 0,044 cm;

P = 0,076 cm;

Met formule (4) berekenen we de inductantie bij de maximale doorbuiging van het membraan.

Doorsnede van de luchtspleet;

Lucht magnetische permeabiliteit;

Variabel luchtspleetoppervlak.

We zullen de verkregen gegevens in Tabel 1 presenteren en in de grafiek de afhankelijkheid (P) (Figuur 5) en de afhankelijkheid L(P) (Figuur 6) weergeven:

tafel 1

Berekening van een inductieve transducer

Rijst. 5 - Afhankelijkheid (P)

Rijst. 6 - Afhankelijkheid L(P)

5 . Berekeningstoepschema

Maxwell Bridge - Schuld wordt getoond in de figuur (3)

Laten we nemen = 800 ohm;

Bereken met de minimale en maximale waarde van de inductantie.

6 . Definitiefouteninductiefconverter

Het informatieve vermogen van een inductieve sensor wordt grotendeels bepaald door de conversiefout van de gemeten parameter. De totale fout van een inductieve sensor bestaat uit een groot aantal componentfouten, zoals de fout van de niet-lineariteit van de karakteristiek, temperatuurfout, de fout van de invloed van externe elektromagnetische velden, de fout van het magneto-elastische effect, de fout van de verbindingskabel, en anderen.

Volgens referentiegegevens is de fout van de ampèremeter 0,1%, de fout van de brug is 0,02%.

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

De fout van de inductieve sensor wordt bepaald door de formule (1):

Laten we de benodigde variabelen zoeken.

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

169.982 mH.

We vervangen de verkregen gegevens in uitdrukking (6) en vinden de fout van de inductieve sensor:

Laten we de verkregen fout vergelijken met de gegeven fout

0,23% < 0,25%

De resulterende fout is dus niet groter dan de gespecificeerde, dus we concluderen dat het ontwikkelde systeem aan de vereisten voldoet.

Conclusie

Cursuswerk was gewijd aan de ontwikkeling van een methode voor het meten van kracht met behulp van een inductieve transducer die voldoet aan de eisen van de taakomschrijving. Tijdens het ontwerp zijn verschillende methoden voor het meten van kracht bestudeerd, op basis waarvan de resulterende methode voor het meten van deze parameter is ontwikkeld.

Er werd een overzicht gemaakt van methoden voor het meten van kracht, een geschikte methode werd geselecteerd in het gemeten bereik, de belangrijkste parameters van de transducer werden berekend en de fout van de verkregen methode voor het meten van kracht werd berekend.

Zo werden tijdens het voltooien van het cursuswerk alle punten van de technische opdracht voltooid en werd een methode ontwikkeld voor het meten van de bijbehorende parameter die voldoet aan de eisen die eraan worden gesteld.

Lijstliteratuur

1. Meizda F. Elektronische meetinstrumenten en meetmethoden: Per. van eng. M.: Mir, 1990. - 535 d.

2. Brindley KD Meetomvormers. M.: Electr, 1991. - 353 p.

3. Spector SA Elektrische metingen van fysieke grootheden: meetmethoden: leerboek voor universiteiten. L.: Energoatomizdat, 1987. - 320 p.

4. Levshina ES Elektrische metingen van fysieke grootheden. M.: Mir, 1983 - 105 d.

Gehost op Allbest.ru

...

Vergelijkbare documenten

Ontwikkeling van een meetkanaal voor het bewaken van de fysieke parameter van een technologische installatie: selectie van technische meetmiddelen, berekening van de fout van het meetkanaal, smoorinrichting, stroomopeningen en automatische potentiometer.

scriptie, toegevoegd 03/07/2010


Brug- en indirecte methoden voor het meten van DC-weerstand. Resonantie, brug en indirecte methoden voor het meten van de parameters van een inductor. Het probleem oplossen van het meten van de parameters van een condensator met behulp van een homogene brug.

test, toegevoegd 10/04/2013


Kenmerken van het meten van de stroomsterkte in een circuit met behulp van een ampèremeter. Een methode voor het berekenen van de stroomsterkte in een onvertakt deel van een elektrisch circuit volgens de eerste wet van Kirchhoff, waarbij de juistheid ervan wordt gecontroleerd. Analyse van de absolute en relatieve fouten van de circuitparameters.

laboratoriumwerk, toegevoegd 01/12/2010


De belangrijkste typen, apparaat, werkingsprincipe van sensoren die worden gebruikt om druk te meten. Hun voor- en nadelen. Ontwikkeling van een piëzo-elektrische transducer. Elementen van zijn structurele regeling. Berekening van conversiefuncties, gevoeligheid van het apparaat.

scriptie, toegevoegd 16-12-2012


Keuze van meetinstrument voor tolerantiecontrole van parameters. Bepaling van de betrouwbaarheidsgrenzen van de niet-uitgesloten betrouwbaarheidsfout van het meetresultaat. Doel en werkingsprincipe van digitale universele voltmeters en hun componenten.

scriptie, toegevoegd 14-04-2019


Inrichtingen voor het meten van het verlichtingsniveau. Ontwikkeling van een meettechniek. Bepaling van de verlichting met behulp van een seleniumfotocel. Verlichting meten met een Yu117 luxmeter. Bepaling van de meetfout. Omvang en werking van het apparaat.

scriptie, toegevoegd 05/05/2013


Classificatie van meetinstrumenten en bepaling van hun fouten. Herziening van de wetten van Newton. Kenmerken van fundamentele interacties, zwaartekracht en evenwichtskrachten. Beschrijving van de benoemingen van gravimeters, dynamometers, instrument voor het meten van de compressiekracht.

scriptie, toegevoegd 28-03-2010


Directe en indirecte spannings- en stroommetingen. Toepassing van de wet van Ohm. Afhankelijkheid van de resultaten van directe en indirecte metingen van de waarde van de draaihoek van de regelaar. Bepaling van de absolute fout van indirecte meting van gelijkstroom.

laboratoriumwerk, toegevoegd 25-01-2015


Magneto-elektrische meetmechanismen. Methode voor indirecte meting van actieve weerstand tot 1 Ohm en beoordeling van systematische, willekeurige, component- en totale meetfout. Middelen voor het meten van een niet-elektrische fysieke grootheid (druk).

scriptie, toegevoegd 29/01/2013


Parameters en kenmerken van rekstrookjes, vervormingstransformatie. Berekening van de functie en transmissiecoëfficiënt, rekening houdend met de invloed van de eind- en contactsecties. Bepalen van de parameters van de meetmodule. Transport, installatie en opslag van het apparaat.

Kracht wordt genoemd een kwantitatief kenmerk van het proces van interactie van objecten (bijvoorbeeld wrijvingskracht).

Het concept van "massa" kenmerkt luiheid objecten en hun zwaartekracht.

Bij metingen maken ze meestal geen onderscheid tussen massa (de hoeveelheid materie) en gewicht - de aantrekkingskracht van het lichaam door de aarde (zwaartekracht), daarom worden dezelfde meetmethoden gebruikt om kracht en massagewicht te meten.

Apparaten voor het meten van massa door het zwaartekrachtvermogen van een object worden genoemd schubben. Krachtmeting wordt uitgevoerd door middel van: dynamometers. De verdeling van krachtmeetinstrumenten in schalen en dynamometers is te wijten aan het feit dat de richting van de zwaartekrachtvector strikt gedefinieerd is in de ruimte. Met deze omstandigheid wordt rekening gehouden bij het ontwerpen van instrumenten voor het meten van de zwaartekracht, evenals bij het voorbereiden van de balans op werk. Met name het ontwerp van de schalen zorgt voor niveaus en loodlijnen waarmee u ze met de vereiste nauwkeurigheid in een horizontale positie kunt plaatsen. De werkpositie van de dynamometers kan elke zijn - het belangrijkste is dat de meetlijn samenvalt met de richting van de krachtvector. Onder deze omstandigheden kunnen balansen worden gebruikt om niet-zwaartekracht te meten, en dynamometers kunnen worden gebruikt om het gewicht te bepalen. Zo wordt de verdeling van krachtmeetinstrumenten in schalen en dynamometers bepaald door hun doel.

Krachtmeting. In het algemeen bestaan ​​dynamometers uit een krachtopnemer - een elastisch vervormbaar element, een rekopnemer, indien nodig, en een aanwijsapparaat.

Dynamometers (dynamometer van het Griekse dynamis - kracht en meter) zijn gemaakt van drie typen: DP - veer, DG - hydraulisch, DE - elektrisch.

De verscheidenheid aan ontwerpen van elastische elementen kan worden geclassificeerd afhankelijk van het type gerealiseerde vervorming: gebruik van druk- of trekvervormingen, buigvervorming, afschuifvervorming en gemengde vervorming (Fig. 61)

Dynamometrische trek- of drukveren worden meestal gemaakt in de vorm van een massieve of holle cilinder, soms in de vorm van een rechthoekige stang (van 10 kN tot 1 MN).

Afb.61. Forceer converters in vervorming: a) compressie, b) buigen, c) afschuiving, d) gemengd

Buigvervorming wordt ook gerealiseerd in elastische elementen gemaakt in de vorm van een systeem van radiaal geplaatste balken, ringen, membranen, frames, etc. (van 10 N tot 10 kN - werkgereedschap). Voor ringelementen tot 2 MN.

Dynamometers met een complex elastisch element (Fig. 3d) zijn ontworpen om de conversiekarakteristiek dichter bij een lineaire te brengen en worden veel gebruikt als werk- en referentiemeetinstrumenten.

Mechanische dynamometers worden alleen gebruikt om statische krachten te meten. De vervorming van het meetelement (0,1 - 2 mm) wordt gemeten met een meetklok of een meetkop. Mechanische dynamometers zijn in de handel verkrijgbaar voor belastingen tot 10 MN. De nauwkeurigheidsklasse bereikt 0,1 - 2%.

Voor elastische elementen met een hoge stijfheid (staven), worden spanningsbestendige en stringomvormers van vervorming in een elektrisch signaal gebruikt. Bij lage stijfheid (ring, elastische bundelelementen) zijn capacitieve, inductieve en andere transducers toepasbaar.

Onder elektrische dynamometers zijn rekstrookjes van het grootste belang. Het bereik van hun toepassing is van 5 N tot 10 MN en meer. Het gevoelige element van dergelijke dynamometers is gemaakt in de vorm van een staaf, een pijp, een radiaal belaste ring, een dubbele balk, een vrijdragende torsiebalk, enz. Een rekstrookje dat op het gevoelige element is gelijmd, registreert trekspanningen - compressie, buiging, torsie, afschuiving. Rekstrookdynamometers zijn geschikt voor zowel statische als dynamische metingen.

Bij snaardynamometers wordt een snaarrekstrookje gebruikt. Het gevoelige element is een ferromagnetische snaar die zich langs de as van de elastische holle cilinder bevindt en ermee verbonden is door twee vlakken. Wanneer een belasting op de cilinder wordt uitgeoefend vanwege zijn vervorming, veranderen tegelijkertijd de spanning van de snaar en de frequentie van zijn oscillaties die door de elektromagneet worden opgewekt. De natuurlijke oscillatiefrequentie beïnvloedt de spanningswaarde op de klemmen van de meetspoel en is een maat voor de belasting. Krachtbereik van 200 N tot 5 MN. Nauwkeurigheidsklasse 1%.

Bij het meten van grote belastingen (tot 50 MN) worden magneto-elastische transducers gebruikt.

Magneto-elastische dynamometers zijn gebaseerd op ferromagnetische materialen (bijvoorbeeld ijzer-nikkellegeringen), die hun magnetische permeabiliteit veranderen in de richting van blootstelling aan een trek- of drukkracht. De magneto-elastische dynamometer kan worden gemaakt in de vorm van een spoel met een gesloten kern van zacht magnetisch materiaal. De verandering in inductantie die optreedt bij belasting kan worden gemeten met elektrische methoden (Fig. 62). De nauwkeurigheidsklasse van magneto-elastische dynamometers is van 0,1 tot 2%.

Rijst. 62. Schema van opname van een magneto-elastische dynamometer

Piëzo-elektrische dynamometers worden gebruikt om dynamische en quasi-statische krachten te meten (niet geschikt voor statische krachten). Nauwkeurigheidsklasse 1%.

De werking van een kracht kan worden omgezet in een verandering in druk (hydraulische dynamometers). Het hydraulische krachtmeetsysteem omvat een meetapparaat met een volledig gesloten kamer en een indicatieapparaat. De kracht die op de zuiger werkt, creëert druk. In principe kunnen alle manometers (manometers) als aanwijsapparaat worden gebruikt. Meestal worden mechanische apparaten gebruikt. Nominale krachten van 200 N tot 20 MN. Nauwkeurigheidsklasse 1 - 2%.

Dynamometerfouten zijn te wijten aan de volgende redenen: niet-lineariteit van de conversiekarakteristiek, de reproduceerbaarheid ervan, hysterese, temperatuurafhankelijkheid van gevoeligheid en nulpositie, kruip (elastische nawerking).

Belangrijkste parameters en afmetingen: dynamometers voor algemeen gebruik, veer met een schaal en digitaal afleesapparaat, ontworpen om statische trekkrachten te meten, stelt GOST 13837 "dynamometers voor algemeen gebruik vast. Specificaties".

Meetlimieten van dynamometers geleverd door de norm: de grootste van 0,10 tot 500 kN, de kleinste - 0,1 van de grootste limiet.

GOST 13837-79 voorziet in de vervaardiging van dynamometers met nauwkeurigheidsklassen 0,5, 1 en 2. De nauwkeurigheidsklasse wordt bepaald door de maximaal toelaatbare basisfout van de dynamometer, gepresenteerd als een verminderde fout. De normalisatiewaarde is in dit geval gelijk aan de grootste meetgrens.

De limieten van de extra fout van dynamometers veroorzaakt door veranderingen in de omgevingstemperatuur in het bedrijfstemperatuurbereik dat verschilt van de temperatuur van normale omstandigheden zijn: niet meer dan 0,5 van de hoofdfout voor elke 10 ° C - voor dynamometers van de 1e klasse; niet meer dan 0,25 van de basisfout voor elke 10 ° C - voor dynamometers van de 2e klasse.

Voor het kalibreren, verifiëren en kalibreren van krachtopnemers worden krachtmeetmachines/-installaties gebruikt, evenals meetinstrumenten, waaronder referentiedynamometers en krachtinstelinrichtingen (persen). Afhankelijk van hun functionele doel worden de vermelde apparaten krachtmetingen genoemd.

Krachtmeetmachines / installaties stellen u in staat om eventuele krachtwaarden in het vastgestelde bereik of een aantal discrete waarden te reproduceren.

Afhankelijk van de constructieve uitvoering zijn er directe laadmachines, krachtvermenigvuldiger installaties (hefboom, hydraulisch en wigvormig) en krachtverdelingsinstallaties.

Directe belasting wordt gerealiseerd met behulp van gewichten en de zwaartekracht van de aarde.

Het creëren van kracis te wijten aan het feit dat bij hoge krachtwaarden directe belasting leidt tot een toename van fouten en metaalverbruik en hoge economische kosten. Bij kracwordt de waarde van de kracht aanvankelijk echter ingesteld met behulp van gewichten, die vervolgens toeneemt met behulp van ongelijke hefbomen ( tot 1MN), zuigerparen van verschillende effectieve gebieden ( tot 10 MN) of wigeffect (tot 5 MN?).

Om de kracht te verminderen, kunnen dezelfde ontwerpoplossingen worden gebruikt als voor het vergroten ervan, maar met een overbrengingsverhouding van minder dan 1. Een dergelijke oplossing is echter economisch niet haalbaar en heeft een beperkte functionaliteit. De meest acceptabele oplossing voor het verdelen van de kracht is een apparaat met een verandering in de hellingshoek van de as van een cilindrische massa opgehangen in een aerostatische ophanging (Fig. 63).

Schroef, hefboom, hydraulisch, elektromechanisch, enz. Worden gebruikt als apparaten voor het instellen van de kracht. drukt. Een van de belangrijkste vereisten voor krachtinstelmiddelen is de constantheid van de ingestelde waarde van kracht in de tijd.

Massa meting. Bij het wegen wordt de zwaartekracht vergeleken met een bekende kracht die op de volgende manieren wordt gecreëerd:

Door een belasting van bekende massa (klassieke methode);

Veerspanning/compressie (veerbalans)

Vervorming van stijve elastische elementen (vervormingen worden gemeten door elektrische methoden (elektromechanische schalen);

Pneumatisch of hydraulisch apparaat (meet lucht- of vloeistofdruk);

Elektrodynamisch met behulp van een solenoïdewikkeling in een constant magnetisch veld (de gemeten waarde is de stroom);

Onderdompeling van het lichaam in een vloeistof (de diepte van onderdompeling hangt af van de massa van het lichaam).

In deze verbinding onderscheid maken tussen schalen mechanisch (hefboom, veer, zuiger), elektromechanisch (met capacitieve, rekbestendige, inductieve en piëzo-elektrische verplaatsings- of vervormingsopnemers), optisch-mechanisch (met een spiegel of interferentieaanwijsapparaat), radio-isotoop (absorptie en verstrooide straling). De belangrijkste toepassingen zijn mechanische en elektromechanische weegschalen.

Vereisten voor weegschalen voor statisch wegen zijn vastgesteld door GOST 29329 - 92.

Weegschalen voor statisch wegen worden geclassificeerd volgens de volgende criteria.

Per toepassingsgebied(operationele doeleinden) weegschalen zijn onderverdeeld in: wagen; karretje; auto; monorail; kraan; product; voor het wegen van vee; voor het wegen van mensen; lift; voor het wegen van melk; bagage; handel; medisch; port.

Door nauwkeurigheid te wegen Nauwkeurigheidsschalen zijn onderverdeeld in 4 klassen: Klasse 1 - schalen met speciale nauwkeurigheid; 2 klasse - hoge nauwkeurigheid; Graad 3 - gemiddelde nauwkeurigheid; Graad 4 - normale nauwkeurigheid. Standaard GOST 29329 - 92 is van toepassing op niet-automatische weegschalen van gemiddelde en conventionele nauwkeurigheidsklassen.

Door installatiemethode: op de plaats van operatie zijn de weegschalen onderverdeeld in: ingebouwde, insteekweegschalen (insteekweegschalen zijn mobiele weegschalen, waarvan het platform zich op hetzelfde niveau bevindt als de vloer van de kamer), vloer, desktop, mobiel, hangend, stationair.

Type balanceerapparaat weegschalen worden onderscheiden: mechanisch, elektromechanisch (elektronisch - de term "elektronische weegschalen" is van toepassing op desktopweegschalen).

Mechanische schalen - schalen waarin het balanceren van de zwaartekracht wordt uitgevoerd met behulp van verschillende mechanismen. Er zijn weegschalen, veer, hydraulisch, pneumatisch. Weegschalen waarbij het overbrengingsapparaat een hefboom of een systeem van hefbomen is, worden hefboomschalen genoemd.

Elektromechanische weegschalen - weegschalen met een balanceerapparaat in de vorm van een transducer, waarin de zwaartekracht wordt omgezet in een elektrisch signaal.

Op type ladingontvangend apparaat Er zijn schalen: bunker, monorail, emmer, transportband, haak, platform.

Volgens de methode om de evenwichtspositie te bereiken: Er worden balansen onderscheiden: met automatisch balanceren, met semi-automatisch balanceren, met niet-automatisch balanceren.

Afhankelijk van het type leesapparaat Er zijn schalen: met een analoog uitleesapparaat (wijzerplaat en schaal), met een discreet uitleesapparaat (digitaal).

De GOST 29329-92-standaard voorziet in het volgende: belangrijkste kenmerken van schalen.

Verificatie schaal interval e- voorwaardelijke waarde, uitgedrukt in massa-eenheden en kenmerkend voor de nauwkeurigheid van de schalen.

Verificatie divisie prijs voor nauwkeurigheidsklasse "medium" 0,1 g ≤ e≤ 2 g bij het aantal verificatieafdelingen n= 100…10000 en e≥5 g at n= 500…10000; voor nauwkeurigheidsklasse "normaal" e≥5 g at n= 100…1000. (n- het aantal verificatieafdelingen, gedefinieerd als de ratio de grootste limiet van weegschalen aan de prijs van de verificatieafdeling).

Waarden van de verificatiedivisiewaarde ( e), schaalintervallen ( d) en steekproefdiscretie ( d d) in massa-eenheden wordt gekozen uit het bereik: 1×10 a; 2×10 a en 5×10 a, waarbij a een positief geheel getal, een negatief geheel getal of nul is. De waarde van de kalibratieverdeling van de weegschalen zonder hulpuitleesinrichting moet overeenkomen met de schaalverdelingswaarde voor weegschalen met een analoge uitleesinrichting en de uitleesresolutie voor weegschalen met digitale aanduiding.

De waarde van de deelwaarde of de resolutie van de massalezing, evenals de waarde van de kalibratiedeelwaarde worden aangegeven op de schalen of in de operationele documentatie daarvoor.

grootste(KNEEP) en kleinste(NmPV) weeglimieten- de grootste en kleinste waarden van de massa, waarbij de overeenstemming van de schalen met de vereisten van regelgevende documenten is gegarandeerd.

De maximale weeglimiet (LEL) geleverd door GOST 29329-92 is van 200 g tot 500 ton (het bereik van LEL-waarden komt niet overeen met de reeks voorkeursnummers).

De kleinste weeglimiet - voor de nauwkeurigheidsklasse wordt het gemiddelde gelijk gesteld aan 20 e; voor nauwkeurigheidsklasse gewoon - 10 e. Waar e- de prijs van de verificatieafdeling.

Grenzen van fouten gewichten zijn genormaliseerd afhankelijk van de NmPV en de nauwkeurigheidsklasse en variëren van 0,5∙e tot 1,5∙e tijdens de eerste controle bij de bedrijven: fabrikant en reparatie. Tijdens bedrijf en na reparatie bij de operationele onderneming - van 1.0∙е tot 2.5∙е. Grenzen van fouten apparaten met nulinstelling-±0.25 e.

Er zijn de volgende soorten: weegschaal voor het meten van massa: laboratorium (analytisch, kwadrant, elektronisch, gelijkarm), desktop-wijzerplaat, telwip, platformmobiel (weegschaal, wijzerplaat, post).

Het werkingsprincipe van een hefboombalans is om het moment gecreëerd door de zwaartekracht uit de gemeten massa, het zwaartekrachtmoment van het gewicht of de last in evenwicht te brengen.

De volgende transduceropties zijn geïmplementeerd in de weegschaal:

Met variabele balanceermassa: hendel met schaal en gewichten; hendel met bovenliggende gewichten;

Met variabele hefboomlengte: hefboom met beweegbare gewichten; hendel met rolgewicht;

Variabele hoek: kwadrant; tegengewicht.

Vereisten voor de parameters van hefboomschalen voor algemeen gebruik zijn vastgesteld door GOST 14004.

Afhankelijk van de maximale weeglimiet zijn weegschalen voor algemeen gebruik onderverdeeld in drie groepen: - desktop (tot 50 kg); - verrijdbaar en insteekbaar (50 - 6000 kg); - stationair (wagen, auto, lift) (van 5000 tot 200000 kg).

De kleinste weeglimiet is 20 d (d-schaalverdelingsprijs) voor tafelweegschalen en 5% van Pmax voor de rest.

Hefboomweegschalen worden gebruikt in combinatie met gewichten, die, afhankelijk van het doel, zijn onderverdeeld in universele gewichten, referentiegewichten en speciale gewichten. De laatste groep omvat referentiegewichten (gebruikt om de afleesnauwkeurigheid van laboratoriumbalansen te verbeteren), voorwaardelijke gewichten (ontworpen om weegschalen en andere apparaten te voltooien met een verhouding van de armen van het hefboomsysteem van 1:100), gewichten ingebouwd in balansen, en gewichten die worden gebruikt in technologische weegschalen en dispensers.

Structureel worden gewichten voor algemeen gebruik gemaakt in de vorm van een draad, een veelhoekige plaat (driehoekig, vierkant of vijfhoekig), een cilinder met een kop, een parallellepipedum. De nominale waarde van de massa van het gewicht wordt genomen uit een reeks waarden 1·10 n , 2·10 n , 5·10 n (n is een willekeurig positief of negatief geheel getal). Standaard GOST 7328 - 2001 "Gewichten. Algemene specificaties" voorziet in het vrijgeven van gewichten met een gewicht van 1 mg tot 5000 kg. Afhankelijk van de fabricagetolerantie worden gewichten toegewezen aan nauwkeurigheidsklassen: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (in afnemende volgorde van nauwkeurigheid). Gewichten kunnen worden geleverd in de vorm van sets, waarvan de samenstelling is gevormd in overeenstemming met de aanbevelingen van GOST 7328 - 2001.

Een voorbeeld van een symbool in de documentatie van een 500 g gewicht van nauwkeurigheidsklasse F 1: Gewicht 500 g F 1 GOST 7328-2001. Gewichten instellen: Set (1 mg - 1 kg) E 2 GOST 7328 - 2001.

Bij veerbalansen is het gevoelige element een veer (druk, spanning, spiraal, enz.), waarvan de vervorming evenredig is met de zwaartekracht. De rekwaarde wordt direct gemeten of onderworpen aan een aanvullende transformatie.

In elektronische weegschalen worden twee hoofdtypen sensoren gebruikt als primaire omzetter: piëzokwarts en spanningsbestendig.

Weegschalen vormen een aparte groep voor het wegen van rijdende voertuigen . Algemene technische vereisten hiervoor worden gegeven in GOST 30414-96.

De norm is van toepassing op weegschalen die zijn ontworpen voor het wegen in beweging of voor statisch wegen en wegen in beweging van de volgende voertuigen: treinwagons (inclusief tanks), trolleys, hun treinen, auto's, aanhangwagens, opleggers (inclusief tanks), roadtrains.

Tabel 7. Mechanische balansen

Afhankelijk van het ontwerp van de ladingopneeminrichting kan deze de lading onmiddellijk van de hele auto (trolley, auto, aanhangwagen, oplegger) of autonoom - gelijktijdig of beurtelings - van elk draaistel, wielpaar (as) of van elk wiel.

Afhankelijk van de genormaliseerde waarden van metrologische kenmerken, zijn de schalen verdeeld in vier nauwkeurigheidsklassen: 0,2; 0,5; een; 2. De aanduiding van de nauwkeurigheidsklasse komt overeen met de toegestane fout tijdens bedrijf. Tegelijkertijd, in het bereik van LmLL tot 35% LEL inclusief, is dit de gereduceerde fout, waarvan de normalisatiewaarde 35% LEL is. In het bereik van meer dan 35% LEL tot LEL bepaalt de nauwkeurigheidsklasse de relatieve meetfout.

Tijdens de eerste verificatie of kalibratie worden de toegestane fouten met 2 keer verminderd.

Stroommeting

De stroomsnelheid is de hoeveelheid stof die per tijdseenheid door een bepaald gedeelte van de pijpleiding stroomt. Maak onderscheid tussen volume- en massakosten. Flow meetinstrumenten worden genoemd stroommeter. De verscheidenheid aan flowmeters wordt niet alleen bepaald door constructieve oplossingen, maar ook door de werkingsprincipes die erin worden geïmplementeerd. Overweeg de meest gebruikte opties.

Volume tellers. Het werkingsprincipe van volumetrische tellers is gebaseerd op de directe meting van de volumes van het gemeten medium met behulp van meetkamers met een bekend volume en het tellen van het aantal porties dat door de teller is gegaan. De meest voorkomende volumetrische teller van vloeibare stoffen is een teller met ovale tandwielen (Fig. 64) Ovale tandwielen 1 en 2, geplaatst in behuizing 3, draaien door het drukverschil P 1 en P 2. Voor één omwenteling van de tandwielen worden de meetholten, waarvan het volume precies bekend is V 1 en V 2 , twee keer gevuld en twee keer geleegd. De as van een van de tandwielen roteert het telmechanisme dat zich buiten de behuizing bevindt 3. Teller: gekenmerkt hoge meetnauwkeurigheid (fout 0,5 ... 1%), laag drukverlies, onafhankelijkheid van indicaties van viscositeit, aanzienlijk koppel. Het nadeel van deze meters is de noodzaak van een goede filtering van het gemeten medium, evenals een hoog niveau van akoestische ruis.

Rijst. 64. Schema van een balie met ovale tandwielen

Voor het meten van gasstromen worden roterende gasmeters gebruikt, waarvan het werkingsprincipe vergelijkbaar is met dat van meters met ovale tandwielen. Ze worden gebruikt voor het meten van stromen van 40 tot 40.000 m/u en hebben nauwkeurigheidsklassen 2 en 3.

Volumemeters voor het meten van vloeistofstroom omvatten: peddeltellers, gekenmerkt door een bovenste meetgrens van 100 ... 300 m/h en nauwkeurigheidsklassen van 0,25 en 0,5.

Snelheidstellers stelt u in staat het debiet in te stellen in functie van de afhankelijkheid van het toerental van de axiale of tangentiële waaier van het volumetrisch debiet. Als een tachogenerator en een voltmeter in serie zijn aangesloten op de waaier (Fig. 65), kan het debiet worden beoordeeld aan de hand van de aflezing van de voltmeter. En je kunt een toerenteller aansluiten en het verbruik voor een bepaalde tijd meten. Instrumentnauwkeurigheidsklassen 1; 1,5; 2 bij debieten 3…1300 m/h.

Figuur 65 toont ook een hogesnelheidsmeter met een tangentiële turbine 1. (Het cijfer 2 geeft een filter aan.) Dergelijke meters worden gebruikt bij een debiet tot 3 ... 20 m3 / h en hebben een nauwkeurigheidsklasse van 2 en 3.

Gasstroommeters. Een van de meest gebruikelijke principes voor het meten van de stroom van vloeistoffen, gas en stoom is het principe van variabele drukval over de opening.

De voordelen van deze methode zijn: eenvoud en betrouwbaarheid, geen bewegende delen, lage kosten, de mogelijkheid om bijna elke stroomsnelheid te meten, de mogelijkheid om de kalibratiekenmerken van stroommeters door berekening te verkrijgen.

Rijst. 65. Schema van een hogesnelheidsteller met axiale en tangentiële waaiers.

1 - straalrichter, 2 - transmissiemechanisme, 3 - telapparaat, 4 - kamer, 5 - wormpaar, 6 - waaier.

In overeenstemming met het bovenstaande principe wordt een vernauwingsinrichting in de pijpleiding geïnstalleerd. De stroomsnelheid door de opening van de opening is hoger dan ervoor, waardoor een drukval op de opening ontstaat, gemeten door een verschildrukmeter. De aflezing van de verschildrukmeter is afhankelijk van de stroomsnelheid in de restrictie of van het debiet. Schema's van standaard vernauwingsinrichtingen en de verbindingspunten van de takken van de verschildrukmeter worden getoond in figuur 66.

Rijst. 66 Schema's van vernauwingsinrichtingen: a) diafragma, b) standaard mondstuk, c) Venturi-mondstuk, d) Venturibuis

Flowmeters rondom (rotameters). In deze stromingsmeters neemt het gestroomlijnde lichaam (vlotter, zuiger, klep, roterende plaat, kogel, enz., voorbeelden in figuren 67 en 68) een krachteffect waar van de aankomende stroming, die toeneemt met toenemende stroomsnelheid en het gestroomlijnde lichaam beweegt. Het gewicht van het gestroomlijnde lichaam of de kracht van de veer dient als tegenkracht. Flowmeters zijn zo ontworpen dat de beweging van het gestroomlijnde lichaam gepaard gaat met een verandering in het stroomgebied voor de doorgang van vloeistof of gas. In dit geval leidt een toename van het debiet tot een vergroting van het stromingsoppervlak. Als gevolg hiervan neemt de stroomsnelheid af. Dergelijke negatieve feedback leidt tot stabilisatie van de positie van het gestroomlijnde lichaam. Het uitgangssignaal van de beschouwde stroomopnemers is de verplaatsing van het gestroomlijnde lichaam.

Rijst. 67. Schema's voor het omzetten van elementen van stroommeters a) vlotter, b) klep, c) zuiger

Rijst. 68. Schema's van stroommeters rond: a), b) - vlottertype; c), d) - kleptype; e) - zuigertype.

Benamingen in de figuren.

Afbeelding a: 1 - glazen conische buis, 2 - vlotter, 3 - vlotterstop, 4 - schaalverdeling.

Figuur b: 1 - een cilindrische vlotter met een gat in het midden, 2 - een vaste staaf met een conische doorsnede, 3 - een glazen cilindrische buis.

Figuur c: 1 - klep, 2 - ringvormig membraan, 3 - metalen behuizing, 4 - steel, 5 - kern van het differentieeltransducerelement 7, 6 - niet-magnetische stalen buis.

Afbeelding d: 1 - luchtsmoorklep, 2 - pneumatisch mondstuk, 3 - magneet, 4 - buis van niet-magnetisch materiaal, 5 - kern, 6 - klep, 7 - balg.

Afbeelding e: 1 - gewichten, 2 - zuiger, 3 - kern, 4 - inductiespoel, 5 - kanaal voor het leveren van uitgangsdruk aan de bovenzuigerruimte, 6 - rechthoekige uitlaat van de onderzuigerruimte.

Rotameters met een pneumatisch uitgangssignaal van 0,02 ..0,1 MPa produceren nauwkeurigheidsklassen 1,5 en 2,5.

Naast de genoemde typen worden debietmeters met variabel niveau, elektromagnetische, thermische (calorimetrische) en andere debietmeters gebruikt voor debietmetingen.

Literatuur

1.Rannev GG, Tarasenko A.P. Methoden en meetmiddelen - 2004.

2. Brindley K. Meetomvormers. Referentiehandleiding - 1991.

3. Kozlov M.G. Metrologie en standaardisatie. Studiegids - 2004.

4. Bolton. Zakgids voor metrologie-ingenieurs - 2002.

5. Hart Z. Inleiding tot meettechnologie - 1998.

6. Dimov Yu.V. Metrologie, standaardisatie en certificering. Leerboek - 2010.

1.Methoden en middelen voor het meten van elektrische grootheden…………………………..1

1.1.Metingen van elektrische grootheden………………………………………………..1

1.2.Elektrische meetinstrumenten……………………………………………….4

1.3 Oscilloscopen. Digitale instrumenten……………………………………..10

1.4.Analoge meetomvormers………………………………..14

1.5.Meting van elektrische grootheden………………………………………………17

2. Metingen van magnetische grootheden ……………………………………………………..... 25

3. Meting van niet-elektrische grootheden………………………………………………...28

3.1.Transducers meten………………………………………… ...28

3.2 Metingen van lengtes en hoeken……………………………………………………..35

3.3.Temperatuurmeting……………………………………………………..39

3.4.Drukmeting…………………………………………………….…46

3.5 Meting van kracht en massa……………………………………………………..50

3.6 Stroommeting………………………………………………………… .55

door middel van een versnellingsmeter; het meten van de amplitude en frequentie van trillingen

2. Vergelijking van een onbekende kracht met zwaartekracht P \u003d mg: direct laden met voorbeeldgewichten;

door middel van hydraulische overbrenging en voorbeeldgewichten;

door middel van hefbomen en voorbeeldgewichten;

door middel van hefbomen en een slinger

3. Meting van elastische vervorming:

lichaam in interactie met het onbekende

bekende kracht F= met |; door rekstrookjes; door middel van verplaatsingssensoren 4. Vergelijking van de onbekende kracht met de kracht van de interactie van de stroom met het magnetische veld F= / in I sin a door middel van een elektrodynamische exciter. Het meten van een variabele harmonische kracht door het bepalen van de amplitude en frequentie van trillingen van een lichaam met een bekende massa kan met hoge nauwkeurigheid worden uitgevoerd. Massa kan worden gemeten met een fout van niet meer dan een paar duizendsten van een procent. Met dezelfde nauwkeurigheid kan ook de frequentie van oscillaties worden gemeten. De trillingsamplitude van een lichaam met een bekende massa kan worden gemeten met een fout van niet meer dan enkele tienden van een procent, wat in wezen de fout bepaalt bij het meten van de kracht met deze methode.

De methode om kracht te meten door een onbekende kracht te vergelijken met de zwaartekracht wordt gebruikt

worden gebruikt voor nauwkeurige metingen en reproductie van statische en quasi-statische krachten.

De methode van direct laden wordt gebruikt om de primaire normen van de staat van de krachteenheid te creëren, en deze met de hoogste nauwkeurigheid te reproduceren.

De methode voor het vergelijken van een onbekende kracht met de zwaartekracht door middel van hefbomen en referentiegewichten wordt gebruikt om voorbeeldige middelen van de tweede categorie voor het meten van kracht te creëren, waardoor de meting wordt gegarandeerd met een fout van niet meer dan 0,2% van de gemeten waarde, evenals van kracht meter testmachines die krachtmeting met een fout leveren, niet meer dan 1% van de gemeten kracht in het bereik van 0,04 - 1 vanaf de bovengrens van de krachtmeter.

De methode van het vergelijken van een onbekende kracht met de zwaartekracht door middel van hydraulische overbrenging en voorbeeldgewichten wordt ook gebruikt in voorbeeldmiddelen van de tweede categorie voor het meten van kracht en krachtmeters van testmachines. voor is-

Wrijvingsschakelaars in hydraulische transmissie gebruiken een zuiger-cilinderpaar, waarbij een van de elementen ten opzichte van de andere roteert.

De methode om een ​​onbekende kracht met de zwaartekracht te vergelijken door middel van hefbomen en een slinger wordt gebruikt in krachtmeters van testmachines.

Alle middelen voor het meten van kracht op basis van methoden om een ​​onbekende kracht te vergelijken met de zwaartekracht zijn meestal vaste installaties. Het proces van krachtenvergelijking in deze installaties is gemechaniseerd.

Het meten van kracht door het meten van de elastische vervorming van een lichaam dat in wisselwerking staat met een onbekende kracht, is de meest gebruikelijke methode die wordt gebruikt in zowel stationaire als draagbare middelen om statische en in de tijd variërende krachten te meten. Deze methode wordt gebruikt in voorbeeldige dynamometers van de eerste categorie, die zorgen voor de overdracht van een krachteenheid van de staatsnorm naar voorbeeldige middelen van de tweede categorie met een fout die niet groter is dan 0,1% van de gemeten kracht. Bovendien wordt deze methode gebruikt in werkinstrumenten voor het meten van statische en in de tijd variërende krachten.

De methode maakt het mogelijk om stationaire en draagbare middelen te creëren voor het meten van trek- en drukkrachten - dynamometers, die een elastisch element bevatten dat is uitgerust met grepen of steunen voor opname in het stroomcircuit. In het elastische element ontstaat een reactiekracht die de gemeten kracht tegenwerkt. Het elastische element kan elektrisch inactief of elektrisch actief zijn, d.w.z. het is ook een gevoelig element.

Het elastische elektrisch inactieve element vervult puur mechanische functies. De resulterende vervorming van het elastische element wordt waargenomen door een gevoelig element, dat een reksensor kan zijn of

een verplaatsingssensor die deze omzet in een uitgangswaarde.

Een elastisch, elektrisch actief element reageert op het veld van mechanische spanningen of vervormingen gecreëerd door de gemeten kracht door zijn elektrische of magnetische eigenschappen te veranderen. Elastische, elektrisch actieve elementen omvatten bijvoorbeeld piëzo-elektrische en magneto-anisotroop.

Om een ​​optimale metrologische prestatie van een dynamometer te bereiken, moeten verschillende principes in acht worden genomen.

Het principe van structurele integriteit. De gemeten kracht moet in een dynamometer worden overgebracht door een continu medium van één materiaal. Schending van de continuïteit van het ontwerp van het elastische element is de oorzaak van wrijving tussen de passende elementen. Geassocieerd met deze wrijving zijn krachtmeetfouten die aanzienlijk kunnen zijn.

Het integratieprincipe. De dynamometer is nauwkeuriger, des te beter is het gevoelige element verdeeld over de doorsnede van het elastische element. Voor dit doel wordt middeling gebruikt - integratie van spanning of vervorming van een elastisch element, dat kan worden gekarakteriseerd als denkbeeldig of als reëel.

Bij denkbeeldige integratie wordt het gehele spannings- of rekveld, en dus de gemeten kracht, beoordeeld door de toestand op één punt van dit veld. In dit geval wordt aangenomen dat er binnen het beperkte gebied van het elastische element een bepaald mechanisch veld is, dat niet afhankelijk is van het aangrijpingspunt van de kracht. Dit maakt het mogelijk om één detectie-element te gebruiken. Structurele oplossingen die denkbeeldige integratie bieden, zijn het verwijderen van de krachtopnemende delen van het elastische element van de locatie van het gevoelige element, waardoor het gebied van mogelijke krachtpunten wordt beperkt.