Електрична мерења неелектричних величина

Мерење различитих неелектричних величина (померања, сила, температура и др.) електричним методама врши се уз помоћ уређаја и инструмената који претварају неелектричне величине у електрично зависне величине, које се мере електричним мерним инструментима са ваге баждарене у јединицама измерених неелектричних величина.

Претварачи неелектричних величина у електричне или сензори подељени на параметарске на основу промене било ког електричног или магнетног параметра (отпор, индуктивност, капацитивност, магнетна пермеабилност, итд.) под утицајем мерене величине и генератор у коме се измерена неелектрична величина се трансформише у е. итд. (индукциони, термоелектрични, фотоелектрични, пиезоелектрични и други). Параметарски претварачи захтевају екстерни извор електричне енергије, а саме генераторске јединице су извори напајања.

Исти претварач се може користити за мерење различитих неелектричних величина и обрнуто, мерење било које неелектричне величине може се обавити коришћењем различитих типова претварача.

Поред претварача и електричних мерних уређаја, инсталације за мерење неелектричних величина имају међуприкључке — стабилизаторе, исправљаче, појачиваче, мерне мостове итд.

За мерење линеарних померања користе се индуктивни претварачи — електромагнетни уређаји у којима се мењају параметри електричног и магнетног кола при померању феромагнетног магнетног кола или арматуре повезане са покретним делом.

За претварање значајних померања у електричну вредност користи се претварач са покретним феромагнетним транслационо покретним маги-проводником (слика 1, а). Пошто положај магнетног кола одређује индуктивност претварача (сл. 1, б) и, самим тим, његову импедансу, онда са стабилизованим напоном извора електричне енергије са наизменичним напоном константне фреквенције напаја се коло а конвертора, према струји је могуће да се процењује кретање дела механички спојеног на магнетно коло... Скала инструмента је степенована у одговарајућим мерним јединицама, на пример у милиметрима (мм).

Пиринач. 1. Индуктивни претварач са покретним феромагнетним магнетним колом: а — шема уређаја, б — график зависности индуктивности претварача од положаја његовог магнетног кола.

За претварање малих померања у вредност погодну за електрично мерење, користе се претварачи са променљивим ваздушним зазором у облику потковице са калемом и арматуром (слика 2, а), која је чврсто повезана са покретним делом. Свако померање арматуре доводи до промене струје / у калему (слика 2, б), што омогућава да се скала електричног мерног уређаја калибрише у мерним јединицама, на пример, у микрометрима (μм), при константном наизменичном напону са стабилном фреквенцијом.

Пиринач. 2. Индуктивни претварач са променљивим ваздушним зазором: а — дијаграм уређаја, б — график зависности струје намотаја претварача од ваздушног зазора у магнетном систему.

Диференцијални индуктивни претварачи са два идентична магнетна система и једном заједничком арматуром, смештени симетрично на два магнетна кола са ваздушним зазором исте дужине (слика 3), у којима се линеарним кретањем арматуре из њеног средњег положаја мењају оба ваздушна зазора. подједнако, али са разним знацима који нарушавају равнотежу унапред балансираног четворокалемног АЦ моста. Ово омогућава процену кретања арматуре према струји мерне дијагонале моста, ако прима снагу на стабилизованом наизменичном напону константне фреквенције.

Пиринач. 3. Шема уређаја диференцијалног индуктивног претварача.

Користи се за мерење механичких сила, напона и еластичних деформација које настају у деловима и склоповима различитих конструкција жице - претварачи затезања, који деформишући заједно са испитиваним деловима мењају свој електрични отпор.Типично, отпор мерача напрезања је неколико стотина ома, а релативна промена његовог отпора је десети део процента и зависи од деформације, која је у границама еластичности директно пропорционална примењеним силама и насталим механичким напрезањима.

Мерници напрезања се израђују у облику цик-цак жице високог отпора (константан, нихром, манганин) пречника 0,02-0,04 мм или од посебно обрађене бакарне фолије дебљине 0,1-0,15 мм, које су заптивене са бакелитни лак између два танка слоја папира и подвргнут топлотној обради (слика 4, а).

Пиринач. 4. Тенометар: а — шема уређаја: 1 — деформабилни део, 2 — танак папир, 3 — жица, 4 — лепак, 5 — стезаљке, б — коло за повезивање неуравнотеженог отпорничког моста са краком.

Израђени мерач напрезања се лепи на добро очишћен деформабилни део са веома танким слојем изолационог лепка тако да се смер очекиване деформације дела поклапа са правцем дугих страна жичаних петљи. Када је тело деформисано, залепљени мерач деформације опажа исту деформацију, која мења његов електрични отпор услед промене димензија сензорске жице, као и структуре њеног материјала, што утиче на специфични отпор жице.

Пошто је релативна промена отпора мерача напрезања директно пропорционална линеарној деформацији тела које се проучава и, сходно томе, механичким напрезањима унутрашњих еластичних сила, онда, коришћењем очитавања галванометра на мерној дијагонали од предбалансирани отпорнички мост, чији је један крак мерач напрезања, може да процени вредност измерених механичких величина (слика 4, б).

Употреба неуравнотеженог моста отпорника захтева стабилизацију напона извора напајања или употребу магнетоелектричног односа као електричног мерног уређаја, на чијим очитањима се напон мења у оквиру ± 20% номиналног напона назначеног на скали. уређаја нема значајног ефекта.

Користити термоосетљиве и термоелектричне претвараче за мерење температуре различитих медија... У термоосетљиве претвараче спадају метални и полупроводнички термистори, чији отпор у великој мери зависи од температуре (сл. 5, а).

Најраспрострањенији су платински термистори за мерење температура у опсегу од -260 до +1100 °Ц и бакарни термистори за температурни опсег од -200 до +200 °Ц, као и полупроводнички термистори са негативним коефицијентом електричног отпора — термистори. , одликује се високом осетљивошћу и малом величином у поређењу са металним термисторима, за мерење температура од -60 до +120 ° Ц.

Да би се температурно осетљиви претварачи заштитили од оштећења, смештени су у танкозидну челичну цев са затвореним дном и уређајем за повезивање жица са жицама неуравнотеженог отпорничког моста (сл. 5, б), што омогућава за процену измерене температуре дуж струје мерне дијагонале.Скала магнетоелектричног односа који се користи као метар је градуисана у степенима Целзијуса (°Ц).

Пиринач. 5. Термистори: а — графици зависности промене релативног отпора метала од температуре, б — коло за повезивање термистора на крак неуравнотеженог отпорничког моста.

Термоелектрични температурни претварачи — термопарови, генерисање малих е. итд. ц) под утицајем загревања једињења два различита метала стављају се у заштитну пластичну, металну или порцеланску шкољку у подручју мерених температура (сл. 6, а, б).

Пиринач. 6. Термопарови: а — графици зависности д итд. стр за температуру термопарова: ТЕП-платина-родијум-платина, ТКСА-хромел-алумел, ТХК-хромел-цопел, б-монтажни дијаграм за мерење температуре помоћу термопара.

Слободни крајеви термоелемента повезани су хомогеним жицама са магнетоелектричним миливолтметром чија је скала градуисана у степенима Целзијуса. Најраспрострањенији термопарови су: платина-родијум — платина за мерење температура до 1300°Ц и краткотрајно до 1600°Ц, хромел-алумел за температуре које одговарају наведеним режимима — 1000°Ц и 1300°Ц и хромел-бастард, дизајниран за дуготрајно мерење температура до 600 ° Ц и краткорочно - до 800 ° Ц.

Електричне методе за мерење различитих неелектричних величина.У пракси се широко користе, јер обезбеђују високу тачност мерења, разликују се у широком опсегу мерних вредности, омогућавају мерења и њихову регистрацију на знатној удаљености од локације контролисаног објекта, а такође дају могућност извођења мерења на тешко доступним местима.