Elektriksel olmayan niceliklerin elektriksel ölçümleri

Elektriksel olmayan çeşitli büyüklüklerin (yer değiştirmeler, kuvvetler, sıcaklıklar vb.) elektriksel yöntemlerle ölçülmesi, elektriksel olmayan büyüklükleri elektriksel olarak bağımlı büyüklüklere dönüştüren cihazlar ve aletler yardımıyla gerçekleştirilir; bunlar, elektrikli ölçüm cihazları ile ölçülür. Ölçülen elektriksel olmayan büyüklüklerin birimlerinde kalibre edilmiş teraziler.

Elektriksel olmayan büyüklükleri elektriksel veya manyetik parametrelere (direnç, endüktans, kapasitans, manyetik geçirgenlik vb.) ölçülen miktarın etkisi altında değiştirmeye dayalı olarak parametrik olarak bölünmüş sensörlere ve bir jeneratöre dönüştürücüler ve bir jeneratör ölçülen elektriksel olmayan miktar e'ye dönüştürülür. vesaire. (indüksiyon, termoelektrik, fotoelektrik, piezoelektrik ve diğerleri). Parametrik dönüştürücüler, harici bir elektrik gücü kaynağı gerektirir ve jeneratör ünitelerinin kendileri de güç kaynaklarıdır.

Aynı transdüser, farklı elektriksel olmayan büyüklükleri ölçmek için kullanılabilir, bunun tersine, elektriksel olmayan herhangi bir büyüklüğün ölçümü, farklı transdüser türleri kullanılarak yapılabilir.

Dönüştürücülere ve elektrikli ölçüm cihazlarına ek olarak, elektriksel olmayan niceliklerin ölçülmesine yönelik tesislerde ara bağlantılar bulunur - dengeleyiciler, doğrultucular, yükselticiler, ölçüm köprüleri vb.

Doğrusal yer değiştirmeleri ölçmek için, endüktif dönüştürücüler - hareketli parçaya bağlı ferromanyetik manyetik devreyi veya armatürü hareket ettirirken elektrik ve manyetik devre parametrelerinin değiştiği elektromanyetik cihazlar kullanın.

Önemli yer değiştirmeleri elektriksel bir değere dönüştürmek için, hareketli bir ferromanyetik translasyonel olarak hareket eden manyetik iletkene sahip bir dönüştürücü kullanılır (Şekil 1, a). Manyetik devrenin konumu, dönüştürücünün endüktansını (Şekil 1, b) ve dolayısıyla empedansını belirlediğinden, o zaman devreyi besleyen sabit frekanslı alternatif bir voltajla elektrik enerjisi kaynağının stabilize edilmiş bir voltajı ile. dönüştürücü, manyetik devreye mekanik olarak bağlı olan parçanın hareket etmesi mümkün olan akıma göre tahmin edilir... Aletin ölçeği uygun ölçü birimlerinde derecelendirilir, örneğin milimetre (mm) olarak.

Pirinç. 1. Hareketli ferromanyetik manyetik devreli endüktif dönüştürücü: a - cihazın şeması, b - dönüştürücünün endüktansının manyetik devresinin konumuna bağımlılığının grafiği.

Küçük yer değiştirmeleri elektriksel ölçüm için uygun bir değere dönüştürmek için, değişken hava aralığına sahip dönüştürücüler, hareketli parçaya sıkıca bağlı bir bobin ve bir armatür (Şekil 2, a) ile bir at nalı şeklinde kullanılır. Armatürün her hareketi bobinde / akımda bir değişikliğe yol açar (Şekil 2, b), bu da elektrikli ölçüm cihazının ölçeğinin örneğin mikrometre (μm) cinsinden ölçü birimlerinde kalibre edilmesini sağlar. sabit bir frekansa sahip sabit bir alternatif voltajda.

Pirinç. 2. Değişken hava aralığına sahip endüktif dönüştürücü: a - cihazın diyagramı, b - dönüştürücü bobin akımının manyetik sistemdeki hava boşluğuna bağımlılığının grafiği.

Armatürün orta konumundan doğrusal hareketinin her iki hava boşluğunu da değiştirdiği, aynı uzunlukta bir hava boşluğuna sahip iki manyetik devreye simetrik olarak yerleştirilmiş iki özdeş manyetik sisteme ve bir ortak armatüre sahip diferansiyel endüktif dönüştürücüler (Şekil 3) eşit olarak, ancak önceden dengelenmiş dört bobinli AC köprüsünün dengesini bozan çeşitli işaretlerle. Bu, sabit frekanslı stabilize bir alternatif voltajda güç alırsa, köprünün ölçüm diyagonalinin akımına göre armatürün hareketini tahmin etmeyi mümkün kılar.

Pirinç. 3. Diferansiyel endüktif dönüştürücünün cihazının şeması.

Çeşitli yapıların parçalarında ve tertibatlarında meydana gelen mekanik kuvvetleri, gerilmeleri ve elastik deformasyonları ölçmek için kullanın - deforme olan, incelenen parçalarla birlikte elektrik dirençlerini değiştiren gerilim transdüserleri.Tipik olarak, bir gerinim ölçerin direnci birkaç yüz ohm'dur ve direncindeki nispi değişim yüzde onda biridir ve elastik limitlerde uygulanan kuvvetler ve sonuçta ortaya çıkan mekanik gerilimlerle doğru orantılı olan deformasyona bağlıdır.

Gerinim ölçerler, 0,02-0,04 mm çapında yüksek dirençli zikzak tel (konstantan, nikrom, manganin) veya özel olarak işlenmiş 0,1-0,15 mm kalınlığında bakır folyo şeklinde yapılır ve sızdırmaz hale getirilir. iki ince kağıt tabakası arasına bakalit verniklenir ve ısıl işleme tabi tutulur (Şek. 4, a).

Pirinç. 4. Tenometre: a — cihazın şeması: 1 — deforme olabilen kısım, 2 — ince kağıt, 3 — tel, 4 — tutkal, 5 — terminaller, b — kola dengesiz bir direnç köprüsü bağlamak için devre.

Fabrikasyon gerinim ölçer, iyi temizlenmiş deforme olabilen bir parçaya çok ince bir yalıtkan yapıştırıcı tabakası ile yapıştırılır, böylece parçanın beklenen deformasyon yönü tel halkaların uzun kenarlarının yönü ile çakışır. Gövde deforme olduğunda, yapıştırılmış gerinim ölçer, telin özgül direncini etkileyen malzemesinin yapısının yanı sıra, algılama telinin boyutlarındaki bir değişiklik nedeniyle elektrik direncini değiştiren aynı deformasyonu algılar.

Gerinim ölçerin direncindeki nispi değişiklik, incelenen gövdenin doğrusal deformasyonu ve buna bağlı olarak iç elastik kuvvetlerin mekanik gerilmeleri ile doğru orantılı olduğundan, o zaman galvanometrenin ölçüm köşegenindeki okumalarını kullanarak kollarından biri gerinim ölçer olan önceden dengelenmiş direnç köprüsü, ölçülen mekanik büyüklüklerin değerini tahmin edebilir (Şekil 4, b).

Dengesiz bir direnç köprüsünün kullanılması, güç kaynağının voltajının dengelenmesini veya bir manyetoelektrik oranın, ölçekte belirtilen nominal voltajın ±% 20'si içinde bir voltaj değişikliği olan bir elektrikli ölçüm cihazı olarak kullanılmasını gerektirir. cihazın önemli bir etkisi yoktur.

Çeşitli ortamların sıcaklığını ölçmek için ısıya duyarlı ve termoelektrik dönüştürücüler kullanın... Isıya duyarlı dönüştürücüler, direnci büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olan metal ve yarı iletken termistörleri içerir (Şekil 5, a).

En yaygın olanı, -260 ila +1100 ° C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için platin termistörler ve -200 ila +200 ° C arasındaki sıcaklık aralığı için bakır termistörler ve ayrıca negatif elektrik direnci katsayısına sahip yarı iletken termistörler - termistörlerdir. -60 ila +120 ° C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için metal termistörlere kıyasla yüksek hassasiyet ve küçük boyut ile karakterize edilir.

Sıcaklığa duyarlı transdüserleri hasardan korumak için, sızdırmaz bir tabana sahip ince duvarlı bir çelik boruya ve kabloları dengesiz bir direnç köprüsünün tellerine bağlamak için bir cihaza yerleştirilirler (Şekil 5, b), bu da bunu mümkün kılar ölçüm diyagonalinin akımı boyunca ölçülen sıcaklığı tahmin etmek için Metre olarak kullanılan manyetoelektrik oranın ölçeği Santigrat derece (°C) olarak derecelendirilir.

Pirinç. 5. Termistörler: a - metallerin bağıl direncindeki değişimin sıcaklığa bağımlılığının grafikleri, b - termistörleri dengesiz bir direnç köprüsünün koluna bağlamak için bir devre.

Termoelektrik sıcaklık transdüserleri — termokupllar, küçük e. üretimi, vb. c. iki farklı metalin bileşiğinin ısıtılmasının etkisi altında, ölçülen sıcaklıklar alanında koruyucu bir plastik, metal veya porselen kabuğa yerleştirilirler (Şekil 6, a, b).

Pirinç. 6. Termokupllar: a — d'ye bağımlılığın grafikleri, vb. s. termokuplların sıcaklığı için: TEP-platin-rodyum-platin, TXA-kromel-alumel, THK-kromel-kopel, bir termokupl kullanarak sıcaklığı ölçmek için b-montaj şeması.

Termokuplun serbest uçları, ölçeği Santigrat derece olarak derecelendirilen bir manyetoelektrik milivoltmetreye homojen tellerle bağlanır. En yaygın kullanılan termokupllar şunlardır: platin-rodyum - 1300 ° C'ye kadar ve kısa bir süre için 1600 ° C'ye kadar sıcaklıkları ölçmek için platin, belirtilen rejimlere karşılık gelen sıcaklıklar için kromel-alümel - 1000 ° C ve 1300 ° C ve krom- piç, 600 ° C'ye kadar uzun süreli ve 800 ° C'ye kadar kısa süreli sıcaklık ölçümü için tasarlanmıştır.

Çeşitli elektriksel olmayan büyüklükleri ölçmek için elektriksel yöntemler Yüksek ölçüm doğruluğu sağladıkları, geniş bir ölçüm değerleri aralığında farklılık gösterdikleri, ölçümlere ve bunların kontrol edilen nesnenin konumundan önemli bir mesafede kaydedilmesine izin verdikleri için pratikte yaygın olarak kullanılırlar. ve ulaşılması zor yerlerde ölçüm yapma imkanı verir.