Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?едств измерений.
По физическому принципу, положенному в основу построения и конструктивному исполнению, электротехнические приборы относятся к группе аналоговых средств измерения, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины.
Любой прибор непосредственного отсчета состоит из измерительной цепи, измерительного механизма и вспомогательных элементов. Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой величины в другую, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. В измерительном механизме электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части, обычно в угловое перемещение. К вспомогательным элементам относятся стрелка, шкала, корпус прибора и другие устройства.
По принципу действия и конструкции электромеханические измерительные преобразователи делятся на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические, индукционные, термоэлектрические. Рассмотрим подробнее некоторые типы измерительных механизмов.
Принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма (рис.7.1) основан на силовом взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с постоянным током.
На концах постоянного магнита 1 закреплены полюсные наконечники 2, между которыми помещен неподвижный цилиндр 3. Полюсные наконечники и неподвижный цилиндр выполнены из магнитомягкого материала. Такая конструкция магнитной системы позволяет получить в зазоре между полюсными наконечниками 2 и цилиндром 3 равномерное радиальное постоянное магнитное поле.
Рисунок 7.1 ? Конструкция магнитоэлектрического преобразователя
В этом поле находится подвижная катушка 4, которая чаще всего наматывается на алюминиевый каркас, одновременно выполняющий роль злектромагнитного успокоителя подвижной части системы. Подвижная катушка 4 крепится на полуосях 5 или растяжках. Измеряемый постоянный ток поступает в катушку через спиральные пружины 6, которые создают противодействующий момент. Кроме того, в конструкцию магнитоэлектрического измерительного прибора входят вспомогательные элементы:
- устройство установки нулевого положения указателя-стрелки;
- указатель-стрелка;
- балансир;
- шкала.
В результате взаимодействия магнитного поля в зазоре с током в катушке создается вращающий момент, под действием которого подвижная катушка поворачивается на полуосях 5. Отклонение катушки будет продолжаться до тех пор, пока вращающий момент Мвр не уравновесится противо-действующим моментом Мпр. При этом стрелка 8 отклонится на угол ?, пропорциональный току в катушке.
Вращающий момент измерительного механизма определяется в соответствии с законом электромагнитной силы:
Мвр = Fэм d = В S ? I
где Fэм- электромагнитная сила; В - индукция в зазоре; d, l - ширина и длина катушки; S - площадь катушки; ? - число витков катушки; I - ток в катушке.
К достоинствам этих преобразователей следует отнести: высокую чувствительность, малое собственное потребление мощности, достаточно высокую точность, равномерную шкалу. Класс точности выпускаемых магнитоэлектрических приборов составляет 0,1…1,0.
Недостатки приборов рассмотренной системы связаны со сложностью изготовления и низкой перегрузочной способностью.
Магнитоэлектрические приборы получили распространение в качестве амперметров и вольтметров постоянного тока с пределами измерений от долей микроампера до сотен ампер и от долей вольта до сотен вольт. Магнитоэлектрические механизмы пригодны только для измерений на постоянном токе, для работы в цепях переменного тока они комплектуюся полупроводниковыми выпрямителями.
Преобразователи этой системы также широко применяют в комбинированных приборах, представляющих собой универсальные измерительные приборы для измерения постоянного и переменного тока и напряжения, омического сопротивления, иногда электрической емкости.
Тема 8 Электронные аналоговые измерительные приборы
Электронные аналоговые измерительные приборы и преобразователи представляют собой большую группу средств измерений, применяющихся для измерения всех электрических величин: силы тока, напряжения, активного сопротивления, емкости, частоты и фазы переменного тока и т.д.
Применение электронных устройств в этих средствах измерений позволяет получить высокий уровень их метрологических характеристик: широкий диапазон измерений, малую потребляемую мощность от измеряемой цепи, высокую чувствительность и т.п.
В настоящее время широкое распространение получили электронные аналоговые осциллографы, вольтметры, омметры, измерительные генераторы сигналов и др. В то же время они вытесняются цифровыми приборами соответствующего назначения, что объясняется относительной простотой преобразования измеряемых параметров в кодовый цифровой сигнал, высокой надежностью и малой погрешностью цифровых средств измерений.
Электронно-лучевые осциллографы (далее - осциллографы) предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллографы чрезвычайно удобными для определения амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов.
В настоящее время выпускается большое разнообразие осциллографов, различающихся назначением, характеристиками и функциональными возможностями. По н?/p>