מדידות חשמל של כמויות לא חשמליות

מדידת כמויות לא חשמליות שונות (תזוזות, כוחות, טמפרטורות וכו') בשיטות חשמליות מתבצעת בעזרת מכשירים ומכשירים הממירים כמויות לא חשמליות לכמויות תלויות חשמל, הנמדדות במכשירי מדידה חשמליים עם מאזנים מכוילים ביחידות של כמויות נמדדות לא חשמליות.

ממירים של כמויות לא חשמליות לחשמליות או חיישנים המחולקים לפרמטרים המבוססים על שינוי של כל פרמטר חשמלי או מגנטי (התנגדות, השראות, קיבול, חדירות מגנטית וכו') בהשפעת הכמות הנמדדת, וגנרטור שבו כמות לא חשמלית שנמדדה הופכת ל-e. וכו ' (אינדוקציה, תרמו-אלקטרי, פוטו-אלקטרי, פיזואלקטרי ואחרים). ממירים פרמטריים דורשים מקור חשמל חיצוני, ויחידות הגנרטור עצמן הן מקורות כוח.

ניתן להשתמש באותו מתמר למדידת כמויות שונות שאינן חשמליות לעומת זאת, המדידה של כל כמויות שאינן חשמליות יכולה להיעשות באמצעות סוגים שונים של מתמרים.

בנוסף לממירים ומכשירי מדידה חשמליים, למתקנים למדידת כמויות לא חשמליות יש חיבורי ביניים - מייצבים, מיישרים, מגברים, גשרי מדידה וכו'.

כדי למדוד תזוזות ליניאריות, השתמש במתמרים אינדוקטיביים - מכשירים אלקטרומגנטיים שבהם הפרמטרים של המעגל החשמלי והמגנטי משתנים בעת הזזת המעגל המגנטי הפרומגנטי או האבזור המחוברים לחלק הנע.

כדי להמיר תזוזות משמעותיות לערך חשמלי, נעשה שימוש במתמר עם מוליך קסם הנע פרומגנטית מתרגלת (איור 1, א). מכיוון שמיקום המעגל המגנטי קובע את השראות הממיר (איור 1, ב) ולכן, העכבה שלו, אז עם מתח מיוצב של מקור האנרגיה החשמלית עם מתח חילופין בתדר קבוע המזין את המעגל של א. ממיר, על פי הזרם ניתן לתנועה של החלק המחובר מכנית למעגל המגנטי מוערך ... קנה המידה של המכשיר הוא מדורג ביחידות המדידה המתאימות, למשל במילימטרים (מ"מ).

אורז. 1. ממיר אינדוקטיבי עם מעגל מגנטי פרומגנטי מתנועע: א - דיאגרמה של המכשיר, ב - גרף של תלות השראות של הממיר במיקום המעגל המגנטי שלו.

כדי להמיר תזוזות קטנות לערך נוח למדידה חשמלית, מתמרים עם מרווח אוויר משתנה משמשים בצורה של פרסה עם סליל ואבזור (איור 2, א), המחובר היטב לחלק הנע. כל תנועה של האבזור מובילה לשינוי בזרם / בסליל (איור 2, ב), המאפשר לכייל את קנה המידה של מכשיר המדידה החשמלי ביחידות מדידה, למשל במיקרומטרים (מיקרומטר), במתח חילופין קבוע עם תדר יציב.

אורז. 2. ממיר אינדוקטיבי עם מרווח אוויר משתנה: א - דיאגרמת המכשיר, ב - גרף התלות של זרם סליל הממיר במרווח האוויר במערכת המגנטית.

ממירים אינדוקטיביים דיפרנציאליים בעלי שתי מערכות מגנטיות זהות ואבזור משותף אחד, הממוקמים באופן סימטרי לשני המעגלים המגנטיים עם מרווח אוויר באותו אורך (איור 3), שבהם התנועה הליניארית של האבזור ממיקומו האמצעי משנה את שני מרווחי האוויר. באותה מידה, אבל עם סימנים שונים שמפרים את האיזון של גשר ה-AC עם ארבעה סלילים מאוזן מראש. זה מאפשר להעריך את תנועת האבזור בהתאם לזרם של אלכסון המדידה של הגשר, אם הוא מקבל כוח במתח חילופין מיוצב בתדירות קבועה.

אורז. 3. תכנית ההתקן של הממיר השראות הדיפרנציאלי.

השתמש למדידת כוחות מכניים, מתחים ועיוותים אלסטיים המתרחשים בחלקים ומכלולים של מבנים שונים מתמרי מתח, אשר, בהיותם מעוותים, יחד עם החלקים הנבדקים, משנים את ההתנגדות החשמלית שלהם.בדרך כלל, ההתנגדות של מד מתח היא כמה מאות אוהם, והשינוי היחסי בהתנגדותו הוא עשירית האחוז ותלוי בדפורמציה, שבגבולות האלסטיים עומדת ביחס ישר לכוחות המופעלים וללחצים המכניים הנובעים מכך.

מדי המתח עשויים בצורת חוט זיגזג בעל התנגדות גבוהה (קונסטנטן, ניקרום, מנגנין) בקוטר 0.02-0.04 מ"מ או מרדיד נחושת מעובד במיוחד בעובי 0.1-0.15 מ"מ, הנאטמים באמצעות לכה בקליט בין שתי שכבות דקות של נייר ונתון לטיפול בחום (איור 4, א).

אורז. 4. טנומטר: א - תרשים של המכשיר: 1 - חלק ניתן לעיוות, 2 - נייר דק, 3 - חוט, 4 - דבק, 5 - מסופים, b - מעגל לחיבור גשר נגד לא מאוזן לזרוע.

מד המתח המיוצר מודבק לחלק דפורמטיבי מנוקה היטב בשכבה דקה מאוד של דבק בידוד כך שכיוון העיוות הצפוי של החלק עולה בקנה אחד עם כיוון הצדדים הארוכים של לולאות החוט. כאשר הגוף מעוות, מד המתח המודבק קולט את אותו דפורמציה, אשר משנה את ההתנגדות החשמלית שלו עקב שינוי במידות חוט החישה, כמו גם מבנה החומר שלו, המשפיע על ההתנגדות הספציפית של החוט.

מכיוון שהשינוי היחסי בהתנגדות של מד המתח עומד ביחס ישר לעיוות הליניארי של הגוף הנחקר, ובהתאם, ללחצים המכניים של הכוחות האלסטיים הפנימיים, אזי, באמצעות קריאות הגלוונומטר באלכסון המדידה של גשר הנגדים המאוזנים מראש, שאחת מזרועותיו היא מד המתח, יכול להעריך את ערכם של הכמויות המכניות הנמדדות (איור 4, ב).

השימוש בגשר נגדים לא מאוזן מצריך ייצוב של המתח של מקור הכוח או שימוש ביחס מגנו-אלקטרי כמכשיר מדידה חשמלי, שעל קריאותיו משתנה מתח בטווח של ± 20% מהמתח הנומינלי המצוין בסולם. של המכשיר אין השפעה משמעותית.

השתמשו במתמרים תרמו-רגישים ותרמו-אלקטריים למדידת הטמפרטורה של מדיות שונות... מתמרים רגישים לחום כוללים תרמיסטורי מתכת ומוליכים למחצה, שהתנגדותם תלויה במידה רבה בטמפרטורה (איור 5, א).

הנפוצים ביותר הם תרמיסטורי פלטינה למדידת טמפרטורות בטווח שבין -260 ל- +1100 מעלות צלזיוס ותרמיסטורי נחושת לטווח הטמפרטורות שבין -200 ל +200 מעלות צלזיוס, כמו גם תרמיסטורים מוליכים למחצה עם מקדם שלילי של התנגדות חשמלית - תרמיסטורים , מאופיין ברגישות גבוהה ובגודל קטן בהשוואה לתרמיסטורים מתכתיים, למדידת טמפרטורות מ -60 עד +120 מעלות צלזיוס.

כדי להגן על המתמרים הרגישים לטמפרטורה מפגיעה, הם מונחים בצינור פלדה דק דופן עם תחתית אטומה ומתקן לחיבור חוטים לחוטים של גשר נגדים לא מאוזן (איור 5, ב), המאפשר להעריך את הטמפרטורה הנמדדת לאורך הזרם של אלכסון המדידה קנה המידה של היחס המגנו-אלקטרי המשמש כמטר הוא מדורג במעלות צלזיוס (°C).

אורז. 5. תרמיסטורים: א - גרפים של תלות השינוי בהתנגדות היחסית של מתכות בטמפרטורה, ב - מעגל לחיבור תרמיסטורים לזרוע של גשר נגדים לא מאוזן.

מתמרי טמפרטורה תרמו-אלקטריים - צמדים תרמיים, יצירת e. קטן וכו'. ג. בהשפעת חימום התרכובת של שתי מתכות שונות, הם מונחים במעטפת פלסטיק, מתכת או חרסינה מגן באזור הטמפרטורות הנמדדות (איור 6, א, ב).

אורז. 6. צמדים תרמיים: a — גרפים של התלות של d וכו'. עמ' לטמפרטורת צמדים תרמיים: TEP-פלטינה-רודיום-פלטינה, TXA-כרומל-אלומל, THK-כרומל-קופל, דיאגרמת b-assembly למדידת טמפרטורה באמצעות צמד תרמי.

הקצוות החופשיים של הצמד התרמי מחוברים באמצעות חוטים הומוגניים למיליוולטמטר מגנו-אלקטרי, שקנה ​​המידה שלו מתואר במעלות צלזיוס. הצמדים התרמיים הנפוצים ביותר הם: פלטינה-רודיום - פלטינה למדידת טמפרטורות עד 1300 מעלות צלזיוס ולזמן קצר עד 1600 מעלות צלזיוס, כרומל-אלומל עבור טמפרטורות המתאימות למשטרים המצוינים - 1000 מעלות צלזיוס ו-1300 מעלות צלזיוס ו. chromel bastard, מיועד למדידה ארוכת טווח של טמפרטורות של עד 600 מעלות צלזיוס ולטווח קצר - עד 800 מעלות צלזיוס.

שיטות חשמליות למדידת כמויות שונות שאינן חשמליות. הן נמצאות בשימוש נרחב בפועל, שכן הן מספקות דיוק מדידה גבוה, נבדלות במגוון רחב של ערכי מדידה, מאפשרות מדידות ורישום שלהן במרחק ניכר ממיקום האובייקט הנשלט, וגם לתת אפשרות לבצע מדידות במקומות שקשה להגיע אליהם.