Цифровые и аналоговые теплоизмерительные механизмы и их элементы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?еременном токе и почти не зависят от внешних магнитных и электрических полей. Проволока, нагреваемая током, практически безреактивна, и поэтому такие приборы используются при измерениях на высоких частотах. В настоящее время вместо тепловых приборов изготавливаются термоэлектрические приборы.
Применяются также тепловые измерительные механизмы с использованием изгиба проводника (биметаллические механизмы), в которых измеряемый ток проходит по биметаллической рабочей спирали 1 (рис. 4.2). Спиральная пружина 2 служит для подвода тока к спирали 1. Вторая биметаллическая пружина 3, намотанная встречно относительно первой, служит для компенсации температурных влияний окружающей среды. Шайба 4 изолирует спираль 3 от тепла, выделяемого измеряемым током в рабочей спирали. Биметаллический измерительный механизм нечувствителен к кратковременным перегрузкам и не регистрирует кратковременных импульсов тока или напряжения. Применяются такие механизмы в самопишущих приборах или для указания длительных перегрузок.
Индукционная система
В индукционных измерительных механизмах перемещение подвижной части происходит вследствие взаимодействия переменных магнитных потоков с токами, наведенными в подвижной части механизма.
Рисунок 7.1. Устройство индукционного двухпоточного измерительного механизма.
Алюминиевый диск, укрепленный на одной оси с указательной стрелкой, охватывается двумя электромагнитами А и Б.
По обмотке электромагнитов проходят синусоидальные токи I1 и I2 сдвинутые по фазе на . Токи в обмотках вызывают магнитные потоки , которые при ненасыщенных сердечниках будут синусоидальны и совпадают по фазе с намагничивающими токами. Магнитные потоки , пронизывая диск, индуктируют в нем ЭДС Е1 и E2 отстающие по фазе от потоков на угол . Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи (рис.7.3), которые при относительно малом индуктивном сопротивлении диска совпадают по фазе с соответствующими ЭДС Е1 и Е2.
Выбрав положительные направления магнитных потоков в сердечниках, нанесем, пользуясь правилом буравчика, положительные направления вихревых токовв диске (рис. 7.3). В результате взаимодействия вихревых токов, наведенных в диске, и магнитных потоков, пронизывающих диск, возникают два вращающих момента: M1 и М2, вызванные взаимодействием потока с током и потока током.
Рисунок 7.3. Вихревые токи в диске индукционного измерительного механизма
Таким образом, как вращающий момент, так и угол поворота подвижной части механизма индукционной системы пропорциональны произведению частоты переменного тока, магнитных потоков, пронизывающих диск, и синуса угла сдвига между ними или произведению частоты, действующих значений токов, возбуждающих эти потоки и синуса угла сдвига между ними. Благодаря незначительному сопротивлению магнитной цепи индукционные измерительные механизмы обладают сильным магнитным полем, а следовательно, большим вращающим моментом и малой чувствительностью к внешним магнитным полям. Большой вращающий момент дает возможность иметь прочную подвижную часть, что обеспечивает стойкость механизма к перегрузкам. Изменение температуры влияет на величину сопротивления диска и активные сопротивления обмоток и следовательно, на показания механизмов. В настоящее время индукционные измерительные механизмы используются главным образом в iетчиках электроэнергии.
На рис. 7.1 , помимо двух электромагнитов, показан постоянный магнит, который в ваттметрах выполняет роль успокоителя, а в iетчиках электроэнергии служит для создания тормозного момента.
Рисунок 7.2. Векторная диаграмма индукционного измерительного механизма
Цифровые приборы. Основные понятия и определения
В настоящее время широко применяются цифровые измерительные приборы (ЦИП), имеющие ряд достоинств по сравнению с аналоговыми электроизмерительными приборами. Цифровыми называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представляются в цифровой форме. В цифровых приборах в соответствии со значением измеряемой величины образуется код, а затем в соответствии с кодом измеряемая величина представляется на отiетном устройстве в цифровой форме.
Применительно к цифровым приборам код - серия условных сигналов (обычно электрических) или комбинация состояний или положений элементов ЦИП. Код может подаваться в цифровое регистрирующее устройство, вычислительную машину или другие автоматические устройства.
Неавтоматические лабораторные потенциометры и мосты с декадными магазинами сопротивлений по существу являются цифровыми приборами (неавтоматическими), так как в них положение ручек (штепселей) декадных магазинов сопротивления после уравновешивания (оператором) образует код и результат выражается в цифровой форме.
Развитие электроизмерительной техники, а также других смежных областей привело к созданию автоматических цифровых приборов, которые будут рассматриваться в этой главе.
Цифровой прибор включает в себя два обязательных функциональных узла: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровое отiетное устройство.
Аналого-цифровой преобразователь
Аналого-цифровой преобразователь - функциональный блок измерительного устройства, осуществляющий преобразование аналоговой измеряемой величины в цифровой сигнал. В АЦП аналогова