Các phương pháp đo đặc tính công suất. Phương tiện và phương pháp đo lực

Định nghĩa về lực được ngầm hiểu trong ba định luật chuyển động của Newton.

1. Mọi vật thể đều ở trạng thái nghỉ hoặc chuyển động thẳng đều và thẳng, cho đến khi một số lực đẩy nó ra khỏi trạng thái này.

2. Một lực không cân bằng truyền gia tốc cho vật theo phương mà nó tác dụng. Gia tốc này tỷ lệ thuận với lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật.

3. Nếu cơ thể NHƯNG tác động với một số lực lên cơ thể TẠI, sau đó là cơ thể TẠI tác động cùng một lực nhưng ngược lại với cơ thể NHƯNG.

Dựa trên định luật II Newton, đơn vị của lực được định nghĩa là tích của khối lượng và gia tốc (F = ma). Có một công thức khác của định luật thứ hai của Newton. Động lượng của một vật bằng tích khối lượng của nó nhân với tốc độ chuyển động của nó, do đó ma là tốc độ thay đổi của động lượng. Lực tác dụng lên một vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của vật đó. Có nhiều cách khác nhau để đo sức mạnh. Đôi khi, nó là đủ để cân bằng lực với một tải trọng hoặc xác định xem lò xo kéo căng bao nhiêu. Đôi khi lực có thể được tính toán từ các đại lượng quan sát khác, chẳng hạn như gia tốc, khi xem xét việc nhảy hoặc ném đạn. Trong các trường hợp khác, tốt nhất là sử dụng một trong nhiều thiết bị điện được gọi là bộ chuyển đổi cơ điện. Các thiết bị này, dưới tác dụng của các lực tác dụng, tạo ra các tín hiệu điện,

có thể được khuếch đại và đăng ký dưới dạng bất kỳ bản ghi nào và chuyển đổi thành các giá trị lực.

Sức mạnh của hành động của một người phụ thuộc vào trạng thái của một người nhất định và nỗ lực ý chí của người đó, nghĩa là, mong muốn thể hiện một hoặc một lượng sức mạnh khác, đặc biệt là sức mạnh tối đa, cũng như vào các điều kiện bên ngoài, đặc biệt, trên các tham số của nhiệm vụ vận động, ví dụ, các góc khớp trong các ống sinh học của cơ thể.

Thành tích trong hầu hết các môn thể thao phụ thuộc vào mức độ phát triển của các phẩm chất sức mạnh, và do đó các phương pháp kiểm soát và

việc cải thiện những đặc điểm này được chú ý đáng kể.

Các cách đo lực

Các phương pháp kiểm soát sức mạnh có lịch sử lâu đời.

Các thiết bị cơ học đầu tiên được thiết kế để đo sức mạnh của con người đã được tạo ra vào thế kỷ 18. Khi kiểm soát phẩm chất sức mạnh, ba nhóm chỉ số thường được tính đến.

1. Cơ bản: a) Các giá trị tức thời của lực tại bất kỳ thời điểm chuyển động nào (cụ thể là lực cực đại); b) độ bền trung bình.

2. Tích phân, chẳng hạn như động lượng của một lực.

3. Vi sai, chẳng hạn như gradient lực.

Sức mạnh tối đa là rất minh họa, nhưng trong các chuyển động nhanh, nó thể hiện kết quả cuối cùng của chúng tương đối kém (ví dụ, mối tương quan của lực đẩy cực đại và độ cao của bước nhảy có thể gần bằng không).

Theo định luật cơ học, tác dụng cuối cùng của tác dụng của một lực, trong

Cụ thể, nỗ lực đạt được do sự thay đổi tốc độ của cơ thể được xác định bởi xung lực. Nếu lực không đổi thì xung là sản phẩm của lực nhân với thời gian của nó Si = F∆t). Trong các điều kiện khác, ví dụ, với tương tác xung kích, các phép tính xung lực được thực hiện bằng tích phân, do đó chỉ số này được gọi là tích phân. Do đó, xung lực cung cấp thông tin nhiều nhất tại

kiểm soát các chuyển động sốc (trong quyền anh, trên bóng, v.v.).

Sức mạnh trung bình- đây là chỉ số có điều kiện bằng thương số chia xung của lực cho thời gian tác dụng của nó. Sự ra đời của một lực trung bình tương đương với giả thiết rằng một lực không đổi (bằng lực trung bình) tác dụng lên vật thể trong cùng một thời gian.

Có hai cách để đăng ký phẩm chất sức mạnh:

1) không có thiết bị đo (trong trường hợp này, việc đánh giá mức độ rèn luyện sức bền được thực hiện theo trọng lượng tối đa mà vận động viên có thể nâng hoặc giữ);

2) sử dụng thiết bị đo - động kế

hoặc lực kế.

Tất cả các thủ tục đo lường được thực hiện với sự bắt buộc

tuân thủ kiểm soát thể chất chung

yêu cầu đo lường. Nó cũng cần thiết để nghiêm ngặt

tuân thủ các yêu cầu cụ thể đối với phép đo lực

1) xác định và chuẩn hóa trong những lần thử lặp lại

vị trí của cơ thể (khớp) mà phép đo được thực hiện;

2) tính đến chiều dài của các đoạn cơ thể khi đo các mômen

3) có tính đến hướng của vectơ lực.

Kiểm soát sức mạnh mà không cần đo thiết bị. Trong các môn thể thao quần chúng, mức độ phát triển các tố chất sức mạnh thường được đánh giá bằng kết quả của các bài tập thi đấu hoặc huấn luyện. Có hai cách để kiểm soát: trực tiếp và gián tiếp. Trong trường hợp đầu tiên, sức mạnh tối đa tương ứng với trọng lượng lớn nhất mà một vận động viên có thể nâng trong một chuyển động tương đối đơn giản về mặt kỹ thuật (ví dụ: ép ghế). Trong trường hợp thứ hai, không có nhiều sức mạnh tuyệt đối được đo lường như phẩm chất sức mạnh tốc độ hoặc sức bền sức mạnh. Để làm điều này, hãy sử dụng các bài tập như nhảy xa và cao từ một nơi, ném quả bóng nhồi bông, kéo xà, v.v.

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Đăng trên http://www.Allbest.ru/

Giới thiệu

1. Thông tin chung về giá trị đo được

2. Tổng quan về phương pháp đo lường

3. Mô tả bộ chuyển đổi cảm ứng

3.1 Sự không chắc chắn của đầu dò cảm ứng

3.2 Đo mạch của đầu dò cảm ứng

4. Tính toán các thông số chính của bộ chuyển đổi

5. Tính toán mạch cầu

6. Xác định lỗi của đầu dò cảm ứng

Sự kết luận

Thư mục

Giới thiệu

Đầu dò đo lường là thiết bị kỹ thuật chuyển đổi giá trị và tạo thành kênh truyền thông tin đo lường. Khi mô tả nguyên lý hoạt động của một thiết bị đo bao gồm một loạt các biến đổi đo lường, nó thường được biểu diễn dưới dạng một sơ đồ khối chức năng (mạch đo), phản ánh chức năng của các bộ phận riêng lẻ của nó dưới dạng các khối ký hiệu liên kết với nhau.

Các đặc điểm chính của bộ chuyển đổi đo lường là chức năng chuyển đổi, độ nhạy, sai số.

Đầu dò đo lường có thể được chia thành ba loại: tỷ lệ, chức năng và hoạt động.

Tỷ lệ được thiết kế để tái tạo tương tự tín hiệu đầu vào trong tín hiệu đầu ra. Thứ hai - để tính toán một số chức năng từ tín hiệu đầu vào; thứ ba - để thu được tín hiệu đầu ra, là nghiệm của một số phương trình vi phân. Các bộ chuyển đổi hoạt động là quán tính, vì giá trị tín hiệu đầu ra của chúng tại bất kỳ thời điểm nào không chỉ phụ thuộc vào giá trị đầu vào tại cùng một thời điểm. Mà còn từ những giá trị của nó trong những khoảnh khắc thời gian trước đó.

Khi thiết kế một phương tiện đo phi tiêu chuẩn chuyên dụng, người ta cần tính đến các hình thức kiểm soát về tổ chức và kỹ thuật thiết yếu, quy mô sản xuất, đặc tính của đối tượng đo, độ chính xác của phép đo yêu cầu và các yếu tố kinh tế kỹ thuật khác.

Trong trường hợp của chúng tôi, chỉ có bộ chuyển đổi đang được thiết kế, và do đó một số yếu tố này có thể bị bỏ qua. Chúng tôi chỉ quan tâm đến độ chính xác đo được yêu cầu của một tham số nhất định. Bất kỳ nhiệm vụ đo lường nào cũng bắt đầu bằng việc lựa chọn đầu dò chính - một “cảm biến” có khả năng chuyển đổi thông tin ban đầu (bất kỳ loại biến dạng nào, thông số chuyển động động học, thay đổi nhiệt độ, v.v.) thành tín hiệu cần nghiên cứu tiếp theo. Bộ biến đổi chính là liên kết ban đầu của hệ thống đo lường. Bộ chuyển đổi trong khóa học này hoạt động là một bộ chuyển đổi quy nạp.

1 . ChungSự thông minhVềcó thể đo lường đượckích thước

Lực là một đại lượng vật lý vectơ, là đại lượng đo cường độ của tác động lên một vật thể nhất định của các vật thể khác, cũng như các trường. Lực tác dụng lên một vật thể có khối lượng lớn là nguyên nhân gây ra sự thay đổi tốc độ của vật thể hoặc xuất hiện các biến dạng và ứng suất trong vật thể đó.

Lực là một đại lượng vectơ được đặc trưng bởi môđun, hướng và điểm tác dụng của lực. Khái niệm đường tác dụng của lực cũng được sử dụng, biểu thị một đường thẳng đi qua điểm tác dụng của lực, mà lực hướng vào.

Đơn vị SI của lực là newton (N). Newton là một lực cung cấp cho một khối lượng 1 kg theo phương của lực này một gia tốc 1 m / s 2.

Các đơn vị lực được phép trong phép đo kỹ thuật:

1 kgf (kilogam-lực) = 9,81 N;

1 tc (tấn-lực) = 9,81 x 103 N.

Lực được đo bằng lực kế, máy đo lực và máy ép, cũng như bằng tải trọng và quả nặng.

Lực kế - thiết bị đo lực đàn hồi.

Máy đo lực có ba loại:

DP - mùa xuân,

DG - thủy lực,

· DE - điện.

Theo phương pháp ghi lực đo, lực kế được chia thành:

chỉ - chúng được sử dụng chủ yếu để đo lực tĩnh phát sinh trong các kết cấu được lắp đặt trên giá đỡ, khi các lực bên ngoài tác dụng lên chúng và để đo lực kéo trong quá trình chuyển động trơn tru của sản phẩm;

Việc đếm và ghi lực kế ghi lại lực thay đổi thường được sử dụng nhất để xác định lực kéo của đầu máy hơi nước và máy kéo, vì do sự rung lắc mạnh và không thể tránh khỏi giật khi tăng tốc chuyển động của chúng, cũng như tải sản phẩm không đều nên tạo ra lực thay đổi.

Phổ biến nhất là lò xo chỉ báo mục đích chung.

Các thông số và kích thước chính của lực kế lò xo đa năng có thiết bị đọc thang đo, được thiết kế để đo lực kéo tĩnh, được thiết lập bởi GOST 13837.

Giới hạn đo và sai số của lực kế phải được xác định theo một trong hai cách:

· Tính toán,

theo bảng OST 1 00380.

Dụng cụ đo làm việc được sử dụng trong hệ thống đo lực được nêu trong OST 1 00380.

Có nhiều loại lực khác nhau: lực hấp dẫn, điện từ, phản lực, hạt nhân, lực tương tác yếu, lực quán tính, lực ma sát và những lực khác. Các lực phải được đo trong một phạm vi rộng - từ 10 -12 N (lực van der Waals) đến 10N (tác động, lực đẩy). Các lực nhỏ được xử lý trong nghiên cứu khoa học, khi thử nghiệm cảm biến lực chính xác trong hệ thống điều khiển, v.v. Lực từ 1N đến 1MN là đặc trưng cho thiết bị thử nghiệm và khi xác định lực trong xe cộ, máy cán, v.v. Trong một số lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, luyện cán thép và kỹ thuật hàng không vũ trụ, cần phải đo lực lên đến 50-100 MN. Sai số đo lực và mômen trong phép đo kỹ thuật là 1--2%. Phép đo lực được rút gọn thành phép đo các đại lượng vật lý như áp suất, gia tốc, khối lượng, sai số của phép đo trong nhiều trường hợp không được vượt quá 0,001%.

2 . Xét lạiphương phápcó thể đo lường đượcsố lượng

Trong công nghệ hiện đại, phép đo các đại lượng không điện (nhiệt độ, áp suất, lực,…) được sử dụng rộng rãi bằng phương pháp điện. Trong hầu hết các trường hợp, các phép đo như vậy đi đến thực tế là một đại lượng không mang điện được biến đổi thành một đại lượng điện phụ thuộc vào nó (ví dụ, điện trở, dòng điện, điện áp, độ tự cảm, điện dung, v.v.), bằng cách đo đại lượng đó, nó trở thành có thể để xác định đại lượng không điện mong muốn.

Một thiết bị biến đổi một đại lượng không điện thành một điện được gọi là cảm biến. Cảm biến được chia thành hai nhóm chính: tham số và bộ tạo. Trong cảm biến tham số, một đại lượng phi điện gây ra sự thay đổi một số thông số điện hoặc từ: điện trở, độ tự cảm, điện dung, độ từ thẩm, ... Tùy theo nguyên lý hoạt động, các cảm biến này được chia thành cảm biến điện trở, cảm ứng, điện dung, v.v. .

Các thiết bị đo các đại lượng không dùng điện khác nhau bằng phương pháp điện được sử dụng rộng rãi trong eps. và đầu máy xe lửa. Các thiết bị như vậy bao gồm các cảm biến, một số thiết bị đo điện (điện kế, milivôn kế, milimét, log kế, v.v.) và một liên kết trung gian, có thể bao gồm cầu điện, bộ khuếch đại, bộ chỉnh lưu, bộ ổn định, v.v.

Thay đổi lực lượng bằng phương pháp cân bằng

Phương pháp này dựa trên việc cân bằng lực đo được với lực tạo ra bởi bộ chuyển đổi điện cơ nghịch đảo, thường là từ trường, cũng như phản lực xảy ra trong hệ động lực. Các lực đó bao gồm lực hướng tâm, lực quán tính trong quá trình chuyển động dao động, mômen con quay.

Một cách đầy hứa hẹn để tạo ra các dụng cụ có độ chính xác cao để đo các lực lớn (từ 105 N trở lên) là sử dụng bộ chuyển đổi lực nghịch đảo điện động với các cuộn dây siêu dẫn, cho phép bạn tái tạo lực lên đến 107-108 N với sai số 0,02- 0,05%.

Phương pháp con quay hồi chuyển để đo lực dựa trên việc đo vận tốc góc của tuế sai khung con quay hồi chuyển, xảy ra dưới tác dụng của một mômen con quay làm cân bằng mômen đo được hoặc mômen tạo bởi lực đo. Phương pháp này đã được tìm thấy ứng dụng trong công nghệ cân.

Phản lực được xác định duy nhất bởi dạng hình học của hệ, khối lượng của các nêm và tần số quay của chúng. Như vậy, với các thông số của thiết bị đo không thay đổi, lực đo Fx được xác định từ tốc độ động cơ.

Phương pháp lực lượng

Nó dựa trên sự phụ thuộc của lực hoặc mômen của các lực được phát triển bởi một phần tử nhạy cảm đàn hồi hoặc không đàn hồi vào áp suất tác dụng. Theo phương pháp này, hai loại thiết bị và cảm biến áp suất được chế tạo:

Cảm biến công suất chuyển đổi trực tiếp, trong đó lực được phát triển bởi phần tử nhạy cảm được chuyển đổi bằng bộ chuyển đổi điện thành đại lượng điện

Dụng cụ và cảm biến có bù lực, trong đó lực do phần tử cảm biến phát triển được cân bằng với lực do phần tử bù tạo ra. Tùy thuộc vào loại thiết bị bù, tín hiệu đầu ra có thể là dòng điện, tuyến tính hoặc dịch chuyển góc.

Đo lực, ứng suất cơ học

Cảm biến lực có thể được chia thành hai loại: định lượng và định tính.

Cảm biến định lượng đo lực và biểu diễn giá trị của nó bằng đơn vị điện. Ví dụ về các cảm biến như vậy là tế bào mô-men xoắn và đồng hồ đo biến dạng.

Cảm biến định tính là thiết bị ngưỡng có chức năng không phải để định lượng giá trị của lực, mà là để phát hiện sự vượt quá của một mức lực tác dụng nhất định. Đó là, trong trường hợp đầu tiên, chúng ta đang nói về phép đo, và trong trường hợp thứ hai, việc kiểm soát lực hoặc ứng suất cơ học. Ví dụ về các thiết bị như vậy, chẳng hạn như máy đo sức căng và bàn phím máy tính. Cảm biến chất lượng cao thường được sử dụng để phát hiện chuyển động và vị trí của các đối tượng.

Các phương pháp đo lực có thể được chia thành các nhóm sau:

* Cân bằng một lực chưa biết bằng trọng lực của một vật có khối lượng đã biết;

* đo gia tốc của một vật có khối lượng đã biết, có tác dụng lực;

* Cân bằng lực chưa biết bằng lực điện từ;

* chuyển đổi lực thành áp suất chất lỏng và đo áp suất này;

* Phép đo độ biến dạng của phần tử đàn hồi của hệ do một lực chưa biết gây ra.

Hầu hết các cảm biến không trực tiếp chuyển đổi lực thành tín hiệu điện. Điều này thường yêu cầu một số bước trung gian. Do đó, theo quy luật, cảm biến lực là thiết bị tổng hợp. Ví dụ, cảm biến lực thường là sự kết hợp của bộ chuyển đổi lực sang độ dịch chuyển và bộ dò vị trí (độ dịch chuyển). Nguyên tắc cấu tạo của cân được rút gọn thành phép đo lực. Lực tác dụng lên đầu dò sơ cấp (cảm biến) gồm phần tử đàn hồi và đầu dò biến dạng được nối cơ học với phần tử đàn hồi và chuyển biến dạng này thành tín hiệu điện.

Hiện nay, các loại bộ chuyển đổi sau đã được ứng dụng trong công nghệ cân:

1. Các bộ biến đổi đẳng áp. Công việc của họ dựa trên sự thay đổi lực cản của bộ lưu biến, động cơ chuyển động dưới tác dụng của lực.

2. Bộ biến đổi dây (kháng biến dạng). Công việc của họ dựa trên sự thay đổi điện trở của dây trong quá trình biến dạng của nó.

4. Bộ biến đổi cảm ứng. Thay đổi độ tự cảm của bộ biến đổi từ sự thay đổi vị trí của một trong các bộ phận của nó dưới tác động của giá trị đo. dùng để đo lực, áp suất, độ dịch chuyển thẳng của một chi tiết.

5. Bộ chuyển đổi điện dung. Thay đổi điện dung của đầu dò dưới tác dụng của đại lượng không mang điện đo được: lực, áp suất của dịch chuyển thẳng hoặc góc, độ ẩm, v.v.

Theo nguyên lý hoạt động, bộ biến đổi máy phát điện được chia thành các nhóm:

1. Các bộ biến đổi cảm ứng. Công việc của họ dựa trên việc chuyển đổi một đại lượng phi điện đã đo được, chẳng hạn như tốc độ, độ dịch chuyển thẳng hoặc góc, thành một đại lượng cảm ứng.

3. Bộ chuyển đổi áp điện. Hiệu ứng áp điện, tức là sự xuất hiện emf. trong một số tinh thể dưới tác dụng của các lực cơ học, được dùng để đo các lực này, áp suất và các đại lượng khác.

3 . Sự miêu tảquy nạpngười chuyển đổi

Trong các phép đo khoa học và kỹ thuật đối với các đại lượng không điện, các đầu dò cảm ứng thuộc nhóm cảm biến tham số được sử dụng rộng rãi. Chúng khác nhau ở sự đơn giản mang tính xây dựng, độ tin cậy và chi phí thấp. Ngoài ra, họ không yêu cầu thiết bị thứ cấp phức tạp cho công việc của họ.

Bộ chuyển đổi cảm ứng là một cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi dưới tác động của giá trị đầu vào (đo được). Trong công nghệ đo lường, các thiết kế đầu dò với khe hở không khí thay đổi và đầu dò điện từ (hoặc pít tông) được sử dụng, được nghiên cứu trong bài báo này.

Một bộ chuyển đổi cảm ứng với một khe hở không khí thay đổi được biểu diễn bằng sơ đồ trong hình. 1. Nó gồm một mạch từ hình chữ U 1, trên đó đặt cuộn dây 2 và phần ứng động 3. Khi phần ứng chuyển động, chiều dài của khe hở không khí thay đổi và do đó, lực cản từ. Điều này gây ra sự thay đổi trong điện trở từ và độ tự cảm của bộ chuyển đổi L. Theo các giả thiết nhất định, độ tự cảm của bộ chuyển đổi có thể được tính bằng công thức (1):

Cơm. 1. Thiết kế của một bộ biến đổi cảm ứng có khe hở không khí thay đổi được (1 - mạch từ hình chữ U, 2 - cuộn dây, 3 - phần ứng): a) bộ biến đổi đơn; b) bộ chuyển đổi vi sai

trong đó w là số vòng của cuộn dây, µ o = 4 10 7 H / m là hằng số từ trường, µ là hằng số từ trường của thép, là diện tích mặt cắt ngang của từ thông trong khe hở không khí, là chiều dài trung bình của đường sức từ trong thép.

Bộ chuyển đổi điện cảm đơn có một số nhược điểm, cụ thể là, chức năng chuyển đổi của chúng là phi tuyến tính, chúng có thể có sai số cộng lớn do sự thay đổi nhiệt độ trong điện trở hoạt động của cuộn dây và một số lỗi khác.

Những thiếu sót này là không có bộ biến đổi vi sai, là hai bộ biến đổi đơn với một phần ứng chung. Trên hình. 1b cho thấy một bộ chuyển đổi cảm ứng vi sai bao gồm hai bộ chuyển đổi được hiển thị trong hình. 1a.

Chẳng hạn khi dịch chuyển phần ứng sang trái, độ tự cảm L tăng lên và độ tự cảm L2 giảm.

Cơm. 2. Thiết kế của bộ chuyển đổi pít tông cảm ứng (1 - cuộn dây, 2 - pít tông): a) bộ chuyển đổi đơn; b) bộ chuyển đổi vi sai

Một loại đầu dò cảm ứng khác là đầu dò pít tông. Trên hình. 2a cho thấy một bộ chuyển đổi pít tông duy nhất, là một cuộn dây 1 mà từ đó lõi sắt từ 2 (pít tông) có thể được kéo dài. Tại vị trí chính giữa của pít tông, độ tự cảm đạt cực đại.

Bộ chuyển đổi vi sai, bao gồm hai bộ chuyển đổi kiểu pit tông đơn, được thể hiện bằng sơ đồ trong hình. 2b. Ngoài ra, khi pít tông được di chuyển, độ tự cảm giảm đi và độ tự cảm kia tăng lên.

Khi sử dụng bộ chuyển đổi cảm ứng, đại lượng đầu ra thường không phải là điện cảm như vậy, mà là điện kháng của bộ chuyển đổi Z, nếu chúng ta bỏ qua thành phần tích cực, bằng Z = jwL.

3.1 Lỗiquy nạpngười chuyển đổi

Sai số của đầu dò cảm ứng chủ yếu do sự thay đổi thành phần tích cực của điện trở của chúng. Sai số này có tính chất cộng và giảm dần trong trường hợp mạch cầu. Ngoài ra, khi nhiệt độ thay đổi, tính từ thẩm của thép thay đổi dẫn đến sai số cộng và nhân thay đổi. Những thay đổi về điện áp nguồn và tần số của nó cũng gây ra những thay đổi về độ nhạy và sự xuất hiện của sai số nhân.

Trong số các lỗi của cảm biến cảm ứng, có thể phân biệt các lỗi sau:

1.1) Lỗi do điều kiện nhiệt độ. Lỗi này là ngẫu nhiên và phải được đánh giá trước khi cảm biến bắt đầu hoạt động. Lỗi xảy ra do thực tế là các thông số nhất định của các bộ phận thành phần của cảm biến phụ thuộc vào nhiệt độ và với độ lệch khá mạnh so với định mức theo hướng này hay hướng khác, lỗi có thể rất ấn tượng.

1.2) Sai số do tác dụng của lực hút phần ứng.

1.3) Sai số tuyến tính của hàm biến đổi

Trong quá trình hoạt động của bộ chuyển đổi cảm ứng trong mạch cầu, một lỗi xảy ra do sự không ổn định của điện áp và tần số của nguồn cung cấp của cầu, cũng như sự thay đổi hình dạng của đường cung cấp điện áp. Để cải thiện các đặc tính của MT cảm ứng, các đầu dò vi sai được sử dụng (thiết kế của chúng được thể hiện trong Hình 1b). Các đầu dò vi sai có thể giảm đáng kể sai số, tăng độ nhạy và tăng tiết diện tuyến tính của đặc tính.

3.2 Đo lườngdây chuyềnquy nạpngười chuyển đổi

Cầu đo hệ số tự cảm và hệ số phẩm chất của cuộn cảm. Cuộn cảm, các tham số được đo, được bao gồm trong một trong các nhánh của cầu bốn nhánh, ví dụ, trong nhánh thứ nhất:

Để cầu nằm cân bằng thì ít nhất một trong hai chân còn lại phải chứa điện kháng ở dạng tự cảm hoặc điện dung.

Ưu tiên cho các thùng chứa, bởi vì. cuộn cảm kém hơn tụ điện về độ chính xác chế tạo, nhưng đắt hơn nhiều. Sơ đồ của một cây cầu như vậy được thể hiện trong Hình. 3

Cơm. 3. Cầu đo các thông số của cuộn cảm.

Khi cầu ở trạng thái cân bằng, theo phương trình cân bằng tổng quát, điều đó đúng. Cân bằng phần thực và phần ảo một cách riêng biệt, chúng ta thu được hai điều kiện cân bằng:

Một cây cầu như vậy được cân bằng bằng cách điều chỉnh và. Giá trị tỷ lệ với độ tự cảm và - hệ số chất lượng của cuộn dây đo được. Nhược điểm của sơ đồ được xem xét là sự hội tụ kém của cầu khi đo các thông số của cuộn dây với hệ số chất lượng thấp. Nếu Q = 1, quá trình cân bằng đã khó, và khi Q< 0,5 уравновешивание моста практически невозможно.

đầu dò cảm ứng lực đo

4 . Phép tínhlớn laothông sốngười chuyển đổi

Cần phải phát triển một cảm biến có các đặc tính sau của dụng cụ đo:

Giá trị đo được: lực;

Giá trị của thông số đo được: 70-120 kN;

Sai số đo lường: 0,25%

Loại tín hiệu đầu ra: tín hiệu điện

Đầu dò: quy nạp

Đối với công việc của khóa học của chúng tôi, chúng tôi chọn một đầu dò cảm ứng duy nhất có khe hở không khí thay đổi, vì nó được đặc trưng bởi các phép đo trong khoảng từ 0,01 đến 10 mm, cho phép bạn đo một thông số nhất định.

Ta hãy mô tả sơ đồ khối của thiết bị này trên hình 4. Tín hiệu ra thu được dưới dạng hiệu điện thế xoay chiều lấy từ điện trở tải R H mắc vào mạch điện của dây quấn 2 đặt trên lõi 1. Nguồn điện được cung cấp bởi một hiệu điện thế xoay chiều U. Dưới tác dụng của tín hiệu vào, phần ứng 3 dịch chuyển và làm thay đổi khe hở:

Cơm. 4 - Bộ chuyển đổi cảm ứng đơn với khe hở không khí thay đổi

Hãy để chúng tôi tính toán các thông số chính của khung của cảm biến đã phát triển:

Vật liệu - hợp kim chính xác 55 VTYu;

Tỷ lệ Poisson - 0,295;

Mô đun đàn hồi - 11 * N / \ u003d 1.1209 * kgf /;

Cho bán kính của màng;

24,77 MPa = 2,43 kgf;

42,46 MPa = 4,17 kgf.

Tính độ dày màng theo công thức (2)

h = 0,0408 cm;

Sử dụng công thức (3), chúng tôi xác định độ võng tối thiểu và tối đa của màng

P = 0,044 cm;

P = 0,076 cm;

Sử dụng công thức (4), chúng tôi tính được độ tự cảm tại độ võng lớn nhất của màng.

Diện tích mặt cắt của khe hở không khí;

Từ tính không khí;

Diện tích khe hở không khí thay đổi.

Dữ liệu thu được sẽ được trình bày trong Bảng 1 và được hiển thị trên sự phụ thuộc của đồ thị (Р) (Hình 5) và sự phụ thuộc L (Р) (Hình 6):

Bảng 1

Tính toán bộ chuyển đổi cảm ứng

Cơm. 5 - Sự phụ thuộc (P)

Cơm. 6 - Sự phụ thuộc L (P)

5 . Phép tínhVỉa hècơ chế

Cầu Maxwell - Tội lỗi được thể hiện trong hình (3)

Hãy lấy = 800 ohms;

Tính giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của độ tự cảm.

6 . Sự định nghĩasai sótquy nạpngười chuyển đổi

Khả năng cung cấp thông tin của một cảm biến cảm ứng phần lớn được xác định bởi sai số của nó trong việc chuyển đổi tham số đo. Tổng sai số của một cảm biến cảm ứng bao gồm một số lượng lớn các lỗi thành phần, chẳng hạn như lỗi do sự không tuyến tính của đặc tính, lỗi nhiệt độ, lỗi do ảnh hưởng của trường điện từ bên ngoài, lỗi do hiệu ứng từ đàn hồi, lỗi từ cáp kết nối và các lỗi khác.

Theo số liệu tham khảo, sai số của ampe kế là 0,1%, sai số của cầu là 0,02%.

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

Lỗi của cảm biến cảm ứng được xác định theo công thức (1):

Hãy tìm các biến số cần thiết.

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

169,982 mH.

Chúng tôi thay thế dữ liệu thu được thành biểu thức (6) và tìm lỗi của cảm biến cảm ứng:

Hãy để chúng tôi so sánh lỗi thu được với lỗi đã cho

0,23% < 0,25%

Do đó, sai số kết quả không lớn hơn sai số được chỉ định, do đó, chúng tôi kết luận rằng hệ thống đã phát triển đáp ứng các yêu cầu.

Sự kết luận

Công việc của khóa học được dành cho việc phát triển một phương pháp đo lực bằng cách sử dụng một đầu dò cảm ứng đáp ứng các yêu cầu của điều khoản tham chiếu. Trong quá trình thiết kế, nhiều phương pháp đo lực khác nhau đã được nghiên cứu, trên cơ sở đó phát triển phương pháp đo thông số này.

Đã tiến hành xem xét các phương pháp đo lực, lựa chọn phương pháp thích hợp trong dải đo, tính toán các thông số chính của đầu dò và tính sai số của phương pháp đo lực thu được.

Vì vậy, trong quá trình hoàn thành công việc của khóa học, tất cả các điểm của phân công kỹ thuật đã được hoàn thành và một phương pháp đo thông số tương ứng đáp ứng các yêu cầu được trình bày cho nó đã được xây dựng.

Danh sáchvăn chương

1. Meizda F. Dụng cụ đo điện tử và phương pháp đo: Per. từ công ty. M.: Mir, 1990. - 535 tr.

2. Brindley K.D. Đầu dò đo lường. M.: Electr, 1991. - 353 tr.

3. Spector S.A. Các phép đo điện của các đại lượng vật lý: Phương pháp đo: SGK. L: Energoatomizdat, 1987. - 320 tr.

4. Levshina E.S. Các phép đo điện của các đại lượng vật lý. M.: Mir, 1983 - 105 tr.

Được lưu trữ trên Allbest.ru

...

Tài liệu tương tự

Phát triển kênh đo để giám sát các thông số vật lý của công trình lắp đặt công nghệ: lựa chọn phương tiện kỹ thuật đo, tính toán sai số của kênh đo, thiết bị tiết lưu, lỗ thông dòng và chiết áp tự động.

hạn giấy, bổ sung 03/07/2010


Cầu và các phương pháp gián tiếp để đo điện trở DC. Cộng hưởng, cầu và các phương pháp gián tiếp để đo các thông số của cuộn cảm. Giải bài toán đo các thông số của tụ điện bằng cầu đồng chất.

kiểm tra, bổ sung 10/04/2013


Đặc điểm đo cường độ dòng điện trong mạch bằng ampe kế. Phương pháp tính cường độ dòng điện trong phần không phân nhánh của mạch điện theo định luật Kirchhoff thứ nhất, kiểm tra tính đúng đắn của nó. Phân tích sai số tuyệt đối và tương đối của các thông số mạch.

phòng thí nghiệm làm việc, thêm 01/12/2010


Các loại, thiết bị, nguyên lý hoạt động chính của cảm biến dùng để đo áp suất. Ưu điểm và nhược điểm của chúng. Phát triển bộ chuyển đổi áp điện. Các yếu tố của sơ đồ cấu trúc của nó. Tính toán các chức năng chuyển đổi, độ nhạy của thiết bị.

hạn giấy, bổ sung 16/12/2012


Lựa chọn thiết bị đo để kiểm soát dung sai của các thông số. Xác định giới hạn tin cậy của sai số tin cậy không loại trừ của kết quả đo. Mục đích và nguyên lý hoạt động của vôn kế vạn năng kỹ thuật số và các thành phần của chúng.

hạn giấy, bổ sung 14/04/2019


Thiết bị đo mức độ chiếu sáng. Phát triển một kỹ thuật đo lường. Xác định độ chiếu sáng bằng cách sử dụng tế bào quang điện selen. Đo độ chiếu sáng bằng Luxmeter Yu117. Xác định sai số đo. Phạm vi và hoạt động của thiết bị.

hạn giấy, bổ sung 05/05/2013


Phân loại dụng cụ đo và xác định sai số của chúng. Xem lại các định luật Newton. Đặc điểm của tương tác cơ bản, lực hấp dẫn và cân bằng. Mô tả các chỉ định của trọng lượng kế, lực kế, dụng cụ đo lực nén.

hạn giấy, bổ sung 28/03/2010


Các phép đo điện áp và dòng điện trực tiếp và gián tiếp. Ứng dụng của định luật Ôm. Sự phụ thuộc của kết quả đo trực tiếp và gián tiếp vào giá trị góc quay của bộ điều chỉnh. Xác định sai số tuyệt đối của phép đo gián tiếp dòng điện một chiều.

phòng thí nghiệm làm việc, thêm ngày 25 tháng 1 năm 2015


Các cơ chế đo từ trường. Phương pháp đo gián tiếp điện trở hoạt động lên đến 1 Ohm và đánh giá sai số đo hệ thống, ngẫu nhiên, thành phần và tổng. Phương tiện đo một đại lượng vật lý không điện (áp suất).

hạn giấy, bổ sung 29/01/2013


Các thông số và đặc điểm của đồng hồ đo biến dạng, biến dạng. Tính toán chức năng và hệ số truyền động, có tính đến ảnh hưởng của phần cuối và phần tiếp xúc. Xác định các thông số của mô-đun đo. Vận chuyển, lắp đặt và bảo quản thiết bị.

Lực lượng được gọi là một đặc tính định lượng của quá trình tương tác của các vật thể (ví dụ, lực ma sát).

Khái niệm "khối lượng" đặc trưng cho quán tính vật thể và khả năng hấp dẫn của chúng.

Trong các phép đo, họ thường không phân biệt giữa khối lượng (lượng vật chất) và trọng lượng - lực hút của vật thể bởi Trái đất (lực hấp dẫn), do đó, các phương pháp đo lường giống nhau được sử dụng để đo lực và khối lượng-trọng lượng.

Thiết bị đo khối lượng bằng khả năng hấp dẫn của một vật được gọi là quy mô. Phép đo lực được thực hiện bằng lực kế. Việc phân chia các dụng cụ đo lực thành thang đo và lực kế là do hướng của vectơ lực hấp dẫn được xác định chặt chẽ trong không gian. Trường hợp này được tính đến khi thiết kế dụng cụ đo lực hấp dẫn, cũng như khi chuẩn bị cân bằng cho công việc. Đặc biệt, thiết kế của cân cung cấp các mức và dây dọi cho phép bạn đặt chúng ở vị trí nằm ngang với độ chính xác cần thiết. Vị trí làm việc của lực kế có thể là bất kỳ - điều chính là đường đo trùng với hướng của vectơ lực. Trong điều kiện này, cân có thể được sử dụng để đo lực phi trọng trường, và lực kế có thể được sử dụng để xác định trọng lượng. Như vậy, việc phân chia dụng cụ đo lực thành thang đo và lực kế được xác định theo mục đích của chúng.

Đo cường độ. Trong trường hợp chung, động kế bao gồm một bộ chuyển đổi lực - một phần tử có thể biến dạng đàn hồi, một bộ chuyển đổi biến dạng, nếu cần và một thiết bị chỉ thị.

Lực kế (lực kế theo tiếng Hy Lạp - lực và đồng hồ) được làm bằng ba loại: DP - lò xo, DG - thủy lực, DE - điện.

Sự đa dạng về kiểu dáng của các phần tử đàn hồi có thể được phân loại tùy thuộc vào loại biến dạng nhận thấy: sử dụng biến dạng nén hoặc kéo, biến dạng uốn, biến dạng cắt và biến dạng hỗn hợp (Hình 61)

Lò xo căng hoặc nén động lực học thường được chế tạo dưới dạng hình trụ đặc hoặc hình trụ rỗng, đôi khi có dạng thanh hình chữ nhật (từ 10 kN đến 1 MN).

Hình.61. Các chất biến đổi lực thành biến dạng: a) nén, b) uốn, c) cắt, d) hỗn hợp

Biến dạng uốn cũng được thực hiện trong các phần tử đàn hồi được tạo ra dưới dạng một hệ thống các dầm, vòng, màng, khung, v.v. được đặt xuyên tâm. (từ 10 N đến 10 kN - công cụ lao động). Đối với các phần tử vành đai lên đến 2 MN.

Máy đo động lực kế có phần tử đàn hồi phức tạp (Hình 3d) được thiết kế để đưa đặc tính chuyển đổi gần hơn với đặc tính tuyến tính và được sử dụng rộng rãi làm dụng cụ đo tham chiếu và làm việc.

Lực kế cơ học chỉ được sử dụng để đo lực tĩnh. Độ biến dạng của phần tử cảm biến (0,1 - 2 mm) được đo bằng đồng hồ chỉ thị hoặc đầu chỉ thị. Động lực kế cơ học có sẵn trên thị trường cho tải lên đến 10 MN. Cấp chính xác đạt 0,1 - 2%.

Đối với các phần tử đàn hồi có độ cứng cao (thanh), các bộ biến đổi điện trở biến dạng và chuỗi biến dạng thành tín hiệu điện được sử dụng. Với độ cứng thấp (vòng, phần tử chùm đàn hồi), có thể áp dụng các đầu dò điện dung, cảm ứng và các đầu dò khác.

Trong số các máy đo điện, máy đo biến dạng có tầm quan trọng lớn nhất. Phạm vi ứng dụng của họ là từ 5 N đến 10 MN và hơn thế nữa. Phần tử nhạy của các động kế như vậy được chế tạo dưới dạng thanh, ống, vòng chịu tải xuyên tâm, chùm kép, chùm xoắn công xôn, v.v. Một máy đo biến dạng được dán vào phần tử nhạy sẽ ghi lại các biến dạng kéo - nén, uốn, xoắn, cắt. Động kế đo độ căng phù hợp cho cả phép đo tĩnh và động.

Trong động lực kế dây, một máy đo độ căng dây được sử dụng. Phần tử nhạy cảm là một sợi dây sắt từ nằm dọc theo trục của hình trụ rỗng đàn hồi và được nối với nó bằng hai mặt phẳng. Khi một tải trọng đặt lên hình trụ do nó bị biến dạng, lực căng của sợi dây và tần số dao động của nó được kích thích bởi nam châm điện đồng thời thay đổi. Tần số dao động tự nhiên ảnh hưởng đến giá trị điện áp ở các cực của cuộn dây đo và là giá trị đo tải. Biên độ lực từ 200 N đến 5 MN. Độ chính xác lớp 1%.

Khi đo tải lớn (lên đến 50 MN), đầu dò nam châm được sử dụng.

Động lực kế từ đàn hồi dựa trên vật liệu sắt từ (ví dụ, hợp kim sắt-niken), thay đổi độ từ thẩm của chúng theo hướng tiếp xúc với lực kéo hoặc lực nén. Lực kế đàn hồi có thể được chế tạo dưới dạng cuộn dây có lõi kín làm bằng vật liệu từ mềm. Sự thay đổi độ tự cảm xảy ra khi tải có thể được đo bằng phương pháp điện (Hình 62). Cấp chính xác của động lực kế từ đàn hồi là từ 0,1 đến 2%.

Cơm. 62. Sơ đồ bao gồm một lực kế đàn hồi từ

Động lực kế áp điện được sử dụng để đo lực động và lực bán tĩnh (không thích hợp với lực tĩnh). Độ chính xác lớp 1%.

Tác dụng của một lực có thể được biến đổi thành sự thay đổi áp suất (lực kế thủy lực). Hệ thống đo lực thủy lực bao gồm một thiết bị cảm biến với một buồng kín hoàn toàn và một thiết bị chỉ thị. Lực tác dụng lên piston tạo ra áp suất. Về nguyên tắc, tất cả các đồng hồ đo áp suất (đồng hồ đo áp suất) đều có thể được sử dụng như một công cụ chỉ thị. Thông thường, các thiết bị cơ khí được sử dụng. Các lực định mức từ 200 N đến 20 MN. Độ chính xác lớp 1 - 2%.

Sai số của lực kế là do các nguyên nhân sau: tính không tuyến tính của đặc tính chuyển đổi, độ tái lập của nó, độ trễ, sự phụ thuộc nhiệt độ của độ nhạy và vị trí 0, độ rão (ảnh hưởng đàn hồi).

Các thông số và kích thước chính động lực kế đa năng, lò xo với thang đo và thiết bị đọc kỹ thuật số, được thiết kế để đo lực kéo tĩnh, thiết lập GOST 13837 “Động lực kế đa năng. Thông số kỹ thuật ”.

Giới hạn đo của lực kế do tiêu chuẩn cung cấp: lớn nhất từ ​​0,10 đến 500 kN, nhỏ nhất - 0,1 từ giới hạn lớn nhất.

GOST 13837-79 cung cấp sản xuất lực kế có cấp chính xác 0,5, 1 và 2. Cấp chính xác được xác định bằng sai số cơ bản cho phép lớn nhất của lực kế, được trình bày dưới dạng sai số giảm. Giá trị chuẩn hóa trong trường hợp này bằng giới hạn đo lớn nhất.

Các giới hạn về sai số bổ sung của lực kế do thay đổi nhiệt độ môi trường trong dải nhiệt độ làm việc khác với nhiệt độ của điều kiện bình thường là: không quá 0,5 sai số chính đối với mỗi 10 ° C - đối với áp kế loại 1; sai số cơ bản không quá 0,25 đối với mỗi 10 ° C - đối với lực kế loại 2.

Để hiệu chuẩn, xác minh và hiệu chuẩn bộ chuyển đổi lực, sử dụng máy đo / lắp đặt lực cũng như các dụng cụ đo, bao gồm động kế tham chiếu và thiết bị cài đặt lực (máy ép). Theo mục đích chức năng của chúng, các thiết bị được liệt kê được gọi là các biện pháp vũ lực.

Máy đo lực / hệ thống lắp đặt cho phép bạn tái tạo bất kỳ giá trị lực nào trong phạm vi đã thiết lập hoặc một số giá trị rời rạc.

Tùy thuộc vào việc thực hiện xây dựng, có các máy tải trực tiếp, lắp đặt hệ số nhân lực (đòn bẩy, thủy lực và hình nêm) và lắp đặt bộ chia lực.

Tải trực tiếp được thực hiện với sự trợ giúp của trọng lượng và lực hấp dẫn của Trái đất.

Việc tạo ra các lắp đặt hệ số nhân lực là do thực tế là ở các giá trị cao của lực, tải trực tiếp dẫn đến sự gia tăng sai số và tiêu thụ kim loại, và chi phí kinh tế cao. Tuy nhiên, ngay cả trong cài đặt hệ số nhân, giá trị của lực ban đầu được đặt với sự trợ giúp của trọng lượng, sau đó sẽ tăng lên khi có sự trợ giúp của các đòn bẩy không bằng nhau ( lên đến 1MN), cặp piston có diện tích hiệu dụng khác nhau ( lên đến 10 MN) hoặc hiệu ứng nêm (tối đa 5 MN?).

Để giảm lực, có thể sử dụng các giải pháp thiết kế tương tự như để tăng lực, nhưng với tỷ số truyền nhỏ hơn 1. Tuy nhiên, giải pháp như vậy không hiệu quả về mặt kinh tế và có chức năng hạn chế. Giải pháp được chấp nhận nhất để phân chia lực là một thiết bị có sự thay đổi góc nghiêng của trục của một khối hình trụ được treo trong hệ thống treo khí động (Hình 63).

Trục vít, đòn bẩy, thủy lực, cơ điện,… được dùng làm thiết bị định lực. máy ép. Một trong những yêu cầu chính đối với phương tiện đặt lực là sự không đổi của giá trị đặt lực theo thời gian.

Đo khối lượng. Khi cân, trọng trường được so sánh với một lực đã biết được tạo ra theo các cách sau:

Bằng một tải có khối lượng đã biết (phương pháp cổ điển);

Độ căng / nén của lò xo (cân bằng lò xo)

Biến dạng của các phần tử đàn hồi cứng (các biến dạng được đo bằng phương pháp điện (cân cơ điện);

Thiết bị khí nén hoặc thủy lực (đo áp suất không khí hoặc chất lỏng);

Điện động lực học với sự trợ giúp của cuộn dây điện từ trong từ trường không đổi (giá trị đo được là cường độ dòng điện);

Ngâm cơ thể trong chất lỏng (độ sâu của vật ngâm phụ thuộc vào khối lượng của cơ thể).

Trong kết nối này phân biệt quy mô cơ học (đòn bẩy, lò xo, pít-tông), cơ điện (với các đầu dò chuyển dịch hoặc biến dạng điện dung, biến dạng, cảm ứng và áp điện), quang-cơ (với gương hoặc thiết bị chỉ giao thoa), đồng vị phóng xạ (hấp thụ và bức xạ tán xạ). Các ứng dụng chính là cân cơ học và cơ điện.

Yêu cầu đối với cân đối với cân tĩnh được thiết lập bởi GOST 29329 - 92.

Cân để cân tĩnh được phân loại theo các tiêu chí sau.

Theo lĩnh vực ứng dụng(mục đích hoạt động) cân được chia thành: toa xe; xe đẩy hàng; ô tô; tàu điện một ray; máy trục; hàng hóa; để cân gia súc; để cân người; thang máy; để cân sữa; Hành lý; thương mại; Y khoa; bưu phí.

Bằng cách cân chính xác Thang đo độ chính xác được chia thành 4 loại: Loại 1 - thang đo độ chính xác đặc biệt; 2 lớp - độ chính xác cao; Cấp 3 - độ chính xác trung bình; Lớp 4 - độ chính xác bình thường. Tiêu chuẩn GOST 29329 - 92 áp dụng cho các loại cân không tự động có độ chính xác trung bình và thông thường.

Theo phương pháp cài đặt tại nơi thao tác, cân được chia thành: cân lắp ghép, cân mộng (cân mộng - cân di động, bệ ngang với sàn phòng), sàn, bàn, di động, treo, cố định. .

Loại thiết bị cân bằng Cân được phân biệt: cơ, cơ điện (điện tử - thuật ngữ "Cân điện tử" được áp dụng cho các loại cân để bàn).

Cân cơ học - cân trong đó cân bằng trọng lực được thực hiện bằng nhiều cơ chế khác nhau. Có các loại cân cân, lò xo, thủy lực, khí nén. Cân trong đó thiết bị truyền động là một đòn bẩy hoặc một hệ thống các đòn bẩy được gọi là cân đòn bẩy.

Cân điện cơ - cân có thiết bị cân bằng ở dạng đầu dò, trong đó trọng lực được chuyển thành tín hiệu điện.

Theo loại thiết bị nhận tải Có các loại thang: bunker, monorail, gầu, băng tải, móc, bệ.

Theo phương pháp vật về vị trí cân bằng Cân bằng được phân biệt: cân bằng tự động, cân bằng bán tự động, với cân không tự động.

Tùy thuộc vào loại thiết bị đọc Có các thang đo: với thiết bị đọc tương tự (quay số và thang đo), với thiết bị đọc rời (kỹ thuật số).

Tiêu chuẩn GOST 29329-92 cung cấp những điều sau đặc điểm chính của quy mô.

Khoảng quy mô xác minh e- giá trị có điều kiện, được biểu thị bằng đơn vị khối lượng và đặc trưng cho độ chính xác của các thang đo.

Giá phân chia xác minh cho lớp chính xác "trung bình" 0,1 g ≤ e≤ 2 g ở số lượng phân chia xác minh N= 100… 10000 và e≥5 g ở N= 500… 10000; cho lớp chính xác "bình thường" e≥5 g ở N= 100…1000. (N- số lượng bộ phận xác minh, được xác định là tỷ lệ giới hạn lớn nhất của cân trọng lượngđến giá của bộ phận xác minh).

Giá trị của giá trị phân chia xác minh ( e), các khoảng quy mô ( d) và sự rời rạc của việc lấy mẫu ( d d) theo đơn vị khối lượng được chọn trong khoảng: 1 × 10 a; 2 × 10 a và 5 × 10 a, trong đó a là số nguyên dương, số nguyên âm hoặc số không. Giá trị vạch chia hiệu chuẩn của thang đo không có thiết bị đọc phụ trợ phải tương ứng với giá trị vạch chia thang đo đối với thang đo có thiết bị đọc tương tự và độ phân giải đọc đối với thang đo có chỉ thị kỹ thuật số.

Giá trị của giá trị vạch chia hoặc độ phân giải của số đọc khối lượng, cũng như giá trị của giá trị vạch chia hiệu chuẩn được chỉ ra trên cân hoặc trong tài liệu vận hành cho chúng.

lớn nhất(NIP) và nhỏ nhất(NmPV) giới hạn cân- các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của khối lượng, đảm bảo sự tuân thủ của các thang đo với các yêu cầu của văn bản quy định.

Giới hạn cân tối đa (LEL) do GOST 29329-92 cung cấp là từ 200 g đến 500 tấn (phạm vi giá trị LEL không tương ứng với chuỗi số được ưu tiên).

Giới hạn cân nhỏ nhất - đối với cấp chính xác, giá trị trung bình được lấy bằng 20 e; cho độ chính xác thông thường - 10 e. Ở đâu e- giá của bộ phận xác minh.

Giới hạn của lỗi trọng lượng được chuẩn hóa tùy thuộc vào NmPV và cấp chính xác và nằm trong khoảng từ 0,5 ∙ e đến 1,5 ∙ e trong quá trình xác minh ban đầu tại các doanh nghiệp: nhà sản xuất và sửa chữa. Trong quá trình vận hành và sau khi sửa chữa tại doanh nghiệp đang vận hành - từ 1,0 е đến 2,5. Giới hạn của lỗi không thiết lập thiết bị- ± 0,25 e.

Có các loại sau cân bằng cân để đo khối lượng: phòng thí nghiệm (phân tích, góc phần tư, điện tử, cánh tay bằng), quay số để bàn, thiết bị đếm, di động nền (cân, quay số, thư).

Nguyên lý hoạt động của cân bằng đòn bẩy là cân bằng mômen do trọng trường tạo ra từ khối lượng đo được, mômen hấp dẫn của quả nặng hoặc tải trọng.

Các tùy chọn đầu dò sau đây được thực hiện trong các thang cân bằng:

Với khối lượng cân bằng thay đổi: đòn bẩy với cân và các quả nặng; đòn bẩy với trọng lượng trên cao;

Với chiều dài đòn bẩy thay đổi: đòn bẩy có trọng lượng di chuyển được; đòn bẩy với trọng lượng con lăn;

Góc thay đổi: Góc phần tư; đối trọng.

Yêu cầu đối với các thông số của cân đòn bẩy đa năng được thiết lập bởi GOST 14004.

Tùy thuộc vào giới hạn cân tối đa, cân đa năng được chia thành ba nhóm: - để bàn (lên đến 50 kg); - di động và lỗ mộng (50 - 6000 kg); - cố định (toa xe, ô tô, thang máy) (từ 5000 đến 200000 kg).

Giới hạn cân nhỏ nhất là 20 d (giá chia vạch d) đối với cân để bàn và 5% P max đối với các loại cân còn lại.

Cân đòn bẩy được sử dụng cùng với quả cân, tùy theo mục đích mà được chia thành quả cân mục đích chung, quả cân tham chiếu và quả cân chuyên dụng. Nhóm cuối cùng bao gồm quả cân tham chiếu (được sử dụng để cải thiện độ chính xác đọc của cân trong phòng thí nghiệm), quả cân có điều kiện (được thiết kế để hoàn thiện cân và các thiết bị khác với tỷ lệ các cánh tay của hệ thống đòn bẩy là 1: 100), quả cân được tích hợp sẵn trong cân và quả cân dùng trong cân công nghệ và máy pha chế.

Về mặt cấu tạo, quả cân đa năng được làm dưới dạng một sợi dây, một tấm đa giác (tam giác, vuông hoặc ngũ giác), một hình trụ có một đầu, một hình bình hành. Giá trị danh nghĩa của khối lượng quả cân được lấy từ một dãy giá trị 1 · 10 n, 2 · 10 n, 5 · 10 n (n là một số nguyên dương hoặc âm bất kỳ). Tiêu chuẩn GOST 7328 - 2001 “Trọng lượng. Thông số kỹ thuật chung "cung cấp cho việc thả các quả nặng từ 1 mg đến 5000 kg. Tùy thuộc vào dung sai chế tạo, trọng lượng được ấn định các cấp chính xác: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (theo thứ tự độ chính xác giảm dần). Các quả cân có thể được cung cấp dưới dạng bộ, thành phần của quả cân được hình thành theo các khuyến nghị của GOST 7328 - 2001.

Ví dụ về một ký hiệu trong tài liệu về trọng lượng 500 g của cấp chính xác F 1: Trọng lượng 500 g F 1 GOST 7328-2001. Trọng lượng đặt: Bộ (1 mg - 1 kg) E 2 GOST 7328 - 2001.

Trong cân bằng lò xo, phần tử nhạy cảm là lò xo (nén, căng, xoắn ốc, v.v.), độ biến dạng của nó tỷ lệ với lực của trọng lực. Giá trị biến dạng được đo trực tiếp hoặc chịu một phép biến đổi bổ sung.

Trong cân điện tử, hai loại cảm biến chính được sử dụng như một bộ chuyển đổi chính: piezoquartz và biến dạng điện trở.

Cân tạo thành một nhóm riêng biệt để cân các phương tiện đang chuyển động . Yêu cầu kỹ thuật chung cho chúng được đưa ra trong GOST 30414-96.

Tiêu chuẩn áp dụng cho các loại cân được thiết kế để cân chuyển động hoặc cân tĩnh và cân chuyển động của các phương tiện sau: toa xe lửa (kể cả xe tăng), xe đẩy, xe lửa, ô tô, rơ moóc, sơ mi rơ moóc (kể cả xe tăng), tàu đường bộ.

Bảng 7. Cân cơ học

Tùy thuộc vào thiết kế của thiết bị nhận tải, nó có thể xác định tải ngay lập tức từ toàn bộ ô tô (xe đẩy, ô tô, rơ moóc, sơ mi rơ moóc) hoặc tự động - đồng thời hoặc lần lượt - từ từng bogie, cặp bánh (trục) hoặc từ mỗi bánh xe.

Tùy thuộc vào các giá trị chuẩn hóa của các đặc trưng đo lường, các thang đo được chia thành bốn cấp độ chính xác: 0,2; 0,5; một; 2. Việc chỉ định lớp chính xác tương ứng với sai số cho phép trong quá trình hoạt động. Đồng thời, trong phạm vi từ LmLL đến 35% LEL bao gồm, đây là lỗi đã giảm, giá trị chuẩn hóa là 35% LEL. Trong phạm vi trên 35% LEL đến LEL, lớp chính xác xác định sai số đo tương đối.

Trong quá trình kiểm định hoặc hiệu chuẩn ban đầu, sai số cho phép giảm đi 2 lần.

Đo lưu lượng

Tốc độ dòng chảy là lượng chất chảy qua một đoạn đường ống nhất định trên một đơn vị thời gian. Phân biệt giữa khối lượng và chi phí khối lượng. Dụng cụ đo lưu lượng được gọi là đồng hồ đo lưu lượng. Sự đa dạng của lưu lượng kế không chỉ được xác định bởi các giải pháp xây dựng, mà còn bởi các nguyên tắc hoạt động được thực hiện trong chúng. Xem xét các tùy chọn được sử dụng nhiều nhất.

Bộ đếm âm lượng. Nguyên lý hoạt động của máy đếm thể tích dựa trên việc đo trực tiếp thể tích của môi trường đo bằng cách sử dụng các buồng đo có thể tích đã biết trước và đếm số phần đã đi qua máy đếm. Bộ đếm thể tích phổ biến nhất của chất lỏng là bộ đếm có bánh răng hình bầu dục (Hình 64) Bánh răng hình bầu dục 1 và 2, đặt trong vỏ 3, quay do chênh lệch áp suất P 1 và P 2. Đối với một vòng quay của bánh răng, các khoang đo, thể tích của chúng được biết chính xác là V 1 và V 2, được lấp đầy hai lần và làm trống hai lần. Trục của một trong các bánh răng quay cơ cấu đếm nằm bên ngoài vỏ 3. Bộ đếm đặc trưngĐộ chính xác đo cao (sai số 0,5 ... 1%), tổn thất áp suất thấp, không phụ thuộc vào các chỉ thị với độ nhớt, mô-men xoắn đáng kể. Nhược điểm của những máy đo này là cần phải lọc tốt môi trường đo, cũng như mức độ nhiễu âm cao.

Cơm. 64. Sơ đồ bộ đếm có bánh răng hình bầu dục

Để đo lưu lượng khí, người ta sử dụng đồng hồ đo khí dạng quay, nguyên lý hoạt động của đồng hồ này tương tự như đồng hồ đo có bánh răng hình bầu dục. Chúng được sử dụng để đo lưu lượng từ 40 đến 40.000 m / h và có độ chính xác 2 và 3.

Đồng hồ đo thể tích để đo lưu lượng chất lỏng bao gồm quầy chèo, được đặc trưng bởi giới hạn đo trên 100 ... 300 m / h và các cấp độ chính xác là 0,25 và 0,5.

Bộ đếm tốc độ cho phép bạn thiết lập tốc độ dòng chảy theo sự phụ thuộc của tốc độ quay của bánh công tác hướng trục hoặc tiếp tuyến vào tốc độ dòng thể tích. Nếu máy phát tốc độ và vôn kế được mắc nối tiếp với bánh công tác (Hình 65), thì tốc độ dòng chảy có thể được đánh giá từ số đọc của vôn kế. Và bạn có thể kết nối một bộ đếm vòng quay và đo mức tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định. Độ chính xác của thiết bị 1; 1,5; 2 ở tốc độ dòng chảy 3… 1300 m / h.

Hình 65 cũng cho thấy một đồng hồ đo tốc độ cao có tuabin tiếp tuyến 1. (Số 2 biểu thị một bộ lọc.) Các đồng hồ như vậy được sử dụng với tốc độ dòng chảy lên đến 3 ... 20 m / h và có cấp chính xác là 2 và 3.

Lưu lượng kế bướm ga. Một trong những nguyên tắc phổ biến nhất để đo lưu lượng của chất lỏng, khí và hơi là nguyên tắc giảm áp suất thay đổi qua lỗ.

Ưu điểm của phương pháp này là: đơn giản và tin cậy, không có bộ phận chuyển động, chi phí thấp, khả năng đo hầu hết mọi tốc độ dòng chảy, khả năng thu được các đặc tính hiệu chuẩn của lưu lượng kế bằng cách tính toán.

Cơm. 65. Sơ đồ của một bộ đếm tốc độ cao với các cánh quạt hướng trục và tiếp tuyến.

1 - máy nắn tia, 2 - cơ cấu truyền động, 3 - thiết bị đếm, 4 - buồng, 5 - cặp sâu, 6 - bánh công tác.

Phù hợp với nguyên tắc trên, một thiết bị thu hẹp được lắp đặt trong đường ống. Tốc độ dòng chảy qua lỗ của lỗ cao hơn so với trước đó, do đó sự giảm áp suất được tạo ra trên lỗ, được đo bằng áp kế chênh lệch. Số đọc của áp kế chênh lệch phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy trong giới hạn hoặc tốc độ dòng chảy. Sơ đồ của các thiết bị thu hẹp tiêu chuẩn và các điểm kết nối của các nhánh của áp kế chênh lệch được thể hiện trong Hình 66.

Cơm. 66 Sơ đồ các thiết bị thu hẹp: a) màng ngăn, b) vòi phun tiêu chuẩn, c) vòi phun Venturi, d) Ống thông gió

Máy đo lưu lượng xung quanh (rotameters). Trong các lưu lượng kế này, phần thân được sắp xếp hợp lý (phao, pít-tông, van, đĩa quay, quả bóng, v.v., ví dụ trong Hình 67 và 68) nhận biết tác động lực từ dòng chảy tới, tác động này tăng lên khi tăng vận tốc dòng chảy và di chuyển phần thân được sắp xếp hợp lý. Trọng lượng của vật được sắp xếp hợp lý hoặc lực của lò xo đóng vai trò là phản lực. Lưu lượng kế được thiết kế theo cách mà chuyển động của cơ thể được sắp xếp hợp lý đi kèm với sự thay đổi trong vùng dòng chảy đối với chất lỏng hoặc khí đi qua. Trong trường hợp này, tốc độ dòng chảy tăng lên dẫn đến diện tích dòng chảy tăng lên. Kết quả là tốc độ dòng chảy giảm. Những phản hồi tiêu cực như vậy dẫn đến sự ổn định vị trí của cơ thể sắp xếp hợp lý. Tín hiệu đầu ra của các đầu dò lưu lượng được coi là sự dịch chuyển của phần thân được sắp xếp hợp lý.

Cơm. 67. Các sơ đồ chuyển đổi các phần tử của đồng hồ đo lưu lượng a) phao, b) van, c) piston

Cơm. 68. Các sơ đồ đo lưu lượng xung quanh: a), b) - kiểu phao; c), d) - loại van; e) - kiểu piston.

Các chỉ định trong các số liệu.

Hình a: 1 - ống thủy tinh hình nón, 2 - phao, 3 - phao dừng, 4 - thang chia độ.

Hình b: 1 - phao hình trụ có lỗ ở giữa, 2 - thanh cố định tiết diện hình nón, 3 - ống hình trụ bằng thủy tinh.

Hình c: 1 - van, 2 - màng ngăn hình khuyên, 3 - vỏ kim loại, 4 - thân, 5 - lõi của phần tử đầu dò vi sai 7, 6 - ống thép không nhiễm từ.

Hình d: 1 - van tiết lưu không khí, 2 - vòi phun khí nén, 3 - nam châm, 4 - ống làm bằng vật liệu không nhiễm từ, 5 - lõi, 6 - van, 7 - ống thổi.

Hình e: 1 - quả nặng, 2 - piston, 3 - lõi, 4 - cuộn dây cảm ứng, 5 - kênh cung cấp áp suất đầu ra cho không gian trên piston, 6 - đầu ra hình chữ nhật từ không gian dưới piston.

Rotameters có tín hiệu khí nén đầu ra là 0,02 ..0,1 MPa tạo ra các cấp độ chính xác 1,5 và 2,5.

Ngoài các loại được liệt kê, lưu lượng kế có thể thay đổi mức, điện từ, nhiệt (nhiệt lượng) và các lưu lượng kế khác được sử dụng để đo lưu lượng.

Văn chương

1.Rannev G.G., Tarasenko A.P. Phương pháp và phương tiện đo - 2004.

2. Brindley K. Các bộ chuyển đổi đo lường. Tài liệu tham khảo. - 1991.

3. Kozlov M.G. Đo lường và tiêu chuẩn hóa. Hướng dẫn học. - 2004.

4. Bolton. Hướng dẫn bỏ túi của kỹ sư đo lường. - 2002.

5. Hart Z. Giới thiệu về công nghệ đo lường. - 1998.

6. Dimov Yu.V. Đo lường, tiêu chuẩn hóa và chứng nhận. Sách giáo khoa. - 2010.

1.Phương pháp và phương tiện đo các đại lượng điện ………………………… ..1

1.1.Đo lường các đại lượng điện ……………………………………………… ..1

1.2.Dụng cụ đo điện …………………………………………… .4

1.3 Máy hiện sóng. Dụng cụ kỹ thuật số ……………………………………… ..10

1.4 Các đầu dò đo lườngnalog …………………………… ..14

1.5 Đo các đại lượng điện …………………………………………… 17

2.Đo các đại lượng từ tính …………………………………………………… ..... 25

3.Đo các đại lượng không mang điện ……………………………………………… ... 28

3.1 Đầu dò đo lường ………………………………………… ... 28

3.2 Các phép đo độ dài và góc …………………………………………………… ..35

3.3 Đo nhiệt độ …………………………………………………… ..39

3.4.Đo áp suất …………………………………………………….… 46

3.5 Đo lực và khối lượng ……………………………………………………… ..50

3.6 Đo lưu lượng ………………………………………………………… .55

bằng máy đo gia tốc; đo biên độ và tần số của dao động

2. So sánh một lực chưa biết với trọng lực P \ u003d mg: chất tải trực tiếp với trọng lượng mẫu;

bằng cách truyền động thủy lực và các quả nặng mẫu;

bằng đòn bẩy và trọng lượng mẫu mực;

bằng đòn bẩy và con lắc

3. Đo biến dạng đàn hồi

cơ thể tương tác với cái chưa biết

lực lượng đã biết F= với |; bằng máy đo biến dạng; bằng cảm biến dịch chuyển 4. So sánh lực chưa biết với lực tương tác của dòng điện với từ trường F= / Trong tôi sin a bằng máy kích điện động. Phép đo một lực điều hòa biến đổi bằng cách xác định biên độ và tần số dao động của một vật có khối lượng đã biết có thể được thực hiện với độ chính xác cao. Khối lượng có thể được đo với sai số không vượt quá vài phần nghìn phần trăm. Tần số của dao động cũng có thể được đo với độ chính xác tương tự. Biên độ dao động của một vật có khối lượng đã biết có thể được đo với sai số không quá vài phần mười, về bản chất, sẽ xác định được sai số khi đo lực bằng phương pháp này.

Phương pháp đo lực bằng cách so sánh một lực chưa biết với trọng lực được sử dụng

được sử dụng cho các phép đo chính xác và tái tạo lực tĩnh và lực bán tĩnh.

Phương pháp tải trực tiếp được sử dụng để tạo ra các tiêu chuẩn chính của Nhà nước về đơn vị lực, tái tạo nó với độ chính xác cao nhất.

Phương pháp so sánh một lực chưa biết với trọng lực bằng đòn bẩy và trọng lượng chuẩn được sử dụng để tạo ra các phương tiện mẫu mực thuộc loại thứ hai để đo lực, đảm bảo phép đo của nó với sai số không vượt quá 0,2% giá trị đo cũng như lực mét của máy thử nghiệm cung cấp phép đo lực có sai số không vượt quá 1% của lực đo được trong khoảng 0,04 - 1 tính từ giới hạn trên của đồng hồ đo lực.

Phương pháp so sánh một lực chưa biết với trọng lực bằng truyền động thủy lực và các quả nặng mẫu cũng được sử dụng trong các phương tiện mẫu thuộc loại thứ hai để đo lực và trong máy đo lực của máy thử nghiệm. Cho là-

Công tắc ma sát trong truyền động thủy lực sử dụng một cặp piston-xi lanh, trong đó một trong các phần tử quay so với phần tử kia.

Phương pháp so sánh một lực chưa biết với trọng lực bằng đòn bẩy và con lắc được sử dụng trong máy đo lực của máy thử nghiệm.

Tất cả các phương tiện để đo lực dựa trên các phương pháp so sánh một lực chưa biết với lực hấp dẫn thường là các phương tiện lắp đặt cố định. Quá trình so sánh lực trong các thiết bị này được cơ giới hóa.

Đo lực bằng cách đo biến dạng đàn hồi của một vật tương tác với một lực chưa biết là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong cả phương tiện đứng yên và phương tiện di động để đo lực tĩnh và lực thay đổi theo thời gian. Phương pháp này được sử dụng trong các lực kế mẫu thuộc loại thứ nhất, đảm bảo chuyển một đơn vị lực từ tiêu chuẩn Nhà nước sang phương tiện mẫu thuộc loại thứ hai với sai số không vượt quá 0,1% lực đo được. Ngoài ra, phương pháp này được sử dụng trong các công cụ làm việc để đo lực tĩnh và lực biến thiên theo thời gian.

Phương pháp này giúp bạn có thể tạo ra các phương tiện đo lực kéo và nén cố định và di động - lực kế, có chứa phần tử đàn hồi được trang bị tay nắm hoặc giá đỡ để đưa nó vào mạch điện. Trong phần tử đàn hồi nảy sinh phản lực ngược chiều lực đo. Phần tử đàn hồi có thể không hoạt động về điện hoặc hoạt động về điện, tức là nó cũng là một phần tử nhạy cảm.

Phần tử đàn hồi không hoạt động điện thực hiện các chức năng cơ học thuần túy. Biến dạng kết quả của phần tử đàn hồi được cảm nhận bởi một phần tử nhạy cảm, có thể là cảm biến biến dạng hoặc

một cảm biến dịch chuyển có thể chuyển đổi nó thành một giá trị đầu ra.

Một phần tử hoạt động điện, đàn hồi phản ứng với trường của ứng suất hoặc biến dạng cơ học tạo ra bởi lực đo bằng cách thay đổi các đặc tính điện hoặc từ của nó. Các phần tử đàn hồi, hoạt động về điện bao gồm, ví dụ, áp điện và đẳng hướng từ.

Để đạt được hiệu suất đo lường tối ưu của một lực kế, phải tuân theo một số nguyên tắc.

Nguyên tắc toàn vẹn cấu trúc. Lực đo được phải được truyền trong một lực kế qua một môi trường liên tục bằng một vật liệu. Vi phạm tính liên tục trong thiết kế của phần tử đàn hồi là nguyên nhân gây ra ma sát giữa các phần tử giao phối. Liên quan đến ma sát này là sai số đo lực có thể đáng kể.

Nguyên tắc tích hợp. Lực kế càng chính xác thì phần tử nhạy càng được phân bố trên tiết diện của phần tử đàn hồi càng tốt. Với mục đích này, tính trung bình được sử dụng - tích phân của ứng suất hoặc biến dạng của một phần tử đàn hồi, có thể được đặc trưng dưới dạng tưởng tượng hoặc như thực.

Với tích hợp tưởng tượng, toàn bộ trường ứng suất hoặc biến dạng, và do đó là lực đo được, được đánh giá bởi trạng thái tại một điểm của trường này. Trong trường hợp này, giả thiết rằng bên trong vùng giới hạn của phần tử đàn hồi có một trường cơ học nhất định, không phụ thuộc vào điểm tác dụng lực. Điều này làm cho nó có thể sử dụng một phần tử cảm biến. Các giải pháp kết cấu cung cấp tích hợp tưởng tượng là việc loại bỏ các bộ phận nhận lực của phần tử đàn hồi khỏi vị trí của phần tử nhạy cảm, giới hạn khu vực của các điểm có thể tác dụng lực.