Технические средства определения электрических параметров

Технические средства определения электрических параметров

Основы метрологии

1. Метрология – наука об измерениях

a. Предмет и задачи метрологии

b. Метрологическое обеспечение и его структура

2. Понятие измерения, его роль и место в метрологии

a. Понятие измерения

b. Классификация измерений

c. Характеристики измерений

d. Методы измерений и их классификация

3. Единицы физических величин и их системы. Основное уравнение измерений

4. Средства измерений

a. Классификация средств измерений

b. Метрологические характеристики средств измерений

c. Классы точности средств измерений и их нормирование

d. Структурные схемы средств измерений. Связь между характеристиками и структурой средства измерений

5. Передача размера единиц от эталонов образцовым и рабочим средствам измерений. Поверка средств измерений

a. Поверка средств измерений. Основные цели и задачи. Качество поверки и ее периодичность.

b. Эталоны и образцовые средства измерений, их место в системе воспроизведения и передачи размеров единиц

c. Поверочные схемы и способы их построения.

d. Организация и проведение поверки средств измерений.

Погрешности измерения

  1. Общие сведения о погрешности измерения
  2. Классификация погрешностей
  3. Систематические погрешности

a. Понятие систематической погрешности

b. Причины возникновения систематических погрешностей

c. Обнаружение и исключение систематических погрешностей

a. Понятие случайной погрешности измерений и причины их возникновения.

b. Генеральная совокупность и ее числовые характеристики

c. Важнейшие функции распределения

d. Числовые характеристики генеральной совокупности

e. Выборка и ее характеристики

f. Построение доверительного интервала

g. Исключение грубых погрешностей

Обработка и представление результатов измерения

1. Однократные прямые измерения

2. Обработка результатов прямых измерений с многократными наблюдениями

3. Обработка и представление результатов косвенных измерений.

4. Выбор средств измерений, обеспечивающих необходимое качество измерений.

5. Обработка результатов измерений при наличии нескольких источников погрешности.

6. Представление результатов измерений

Технические средства и методы измерения электрических величин

1. Меры электрических величин, их устройство и характеристики

a) Мера ЭДС. Назначение, устройство, основные характеристики.

b) Меры сопротивления, емкости и индуктивности. Назначение, устройство, основные характеристики.

2. Аналоговые средства измерения

a) Устройство и характеристики измерительных преобразователей, используемых в средствах измерения электрического тока и напряжения

i. Пассивные преобразователи без изменения рода тока. Назначение, устройство, основные характеристики.

ii. Пассивные преобразователи с изменением рода тока

iii. Активные преобразователи

b) Электромеханические измерительные механизмы и средства измерений на их основе

i. Магнитоэлектрический измерительный механизм. Назначение, устройство, основные характеристики.

ii. Электромагнитный измерительный механизм. Назначение, устройство, основные характеристики.

iii. Электродинамический измерительный механизм. Назначение, устройство, основные характеристики.

iv. Электростатический измерительный механизм. Назначение, устройство, основные характеристики.

c) Электронные аналоговые средства измерений

i. Электронные вольтметры постоянного тока. Назначение, устройство, основные характеристики.

ii. Электронные вольтметры переменного тока. Назначение, устройство, основные характеристики.

d) Универсальный электронный осциллограф. Назначение, устройство, основные характеристики.

e) Компенсаторы и мосты постоянного тока. Назначение, устройство, основные характеристики.

3. Цифровые средства измерения

a) Принципы работы АЦП. Дискретизация во времени и квантование по уровню.

b) Восстановление сигнала по дискретным отсчетам. Теорема Котельникова (без доказательства)

c) Основные характеристики и источники погрешности АЦП.

d) Коды и системы счисления

i. АЦП последовательного счета. Принцип работы и основные характеристики.

ii. АЦП поразрядного уравновешивания. Принцип работы и основные характеристики

f) ЦАП. Принцип работы устройства сравнения.

g) Принцип работы, устройство и основные характеристики цифровых средств измерения последовательного счета

i. Цифровой измеритель временных интервалов. Назначение, устройство, основные характеристики.

ii. Цифровые фазометры (без усреднения и с усреднением). Назначение, устройство, основные характеристики.

iii. Цифровые частотомеры и периодомеры. Назначение, устройство, основные характеристики.

iv. Цифровой время-импульсный вольтметр. Назначение, устройство, основные характеристики.

Средствами электрических измерений называют технические средства, используемые при электрических измерениях и имеющие нормированные метро­логические характеристики. Различают следующие виды средств электрических измерений: меры и электроизмерительные приборы.

Мераминазывают средства измерений, предназначенные для вос­произведения физической величины заданного размера. Различают однозначные меры, многозначные меры и наборы мер.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера; многозначная мера воспроизводит ряд одноименных вели­чин разного размера. Примером многозначных мер может служить конденсатор переменной емкости, вариометр для плавного измене­ния индуктивности и др. Набор мер представляет собой специа­льно подобранный комплект мер, применяемых не только по от­дельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноименных величин различного размера. Примерами набора мер являются магазины сопротивлений, емкостей и др.

Электроизмерительными прибораминазывают средства электри­ческих измерений, предназначенные для выработки сигналов изме­рительной информации, т. е. сигналов, функционально связанных с измеряемыми физическими величинами, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Они весьма разно­образны по своему принципу действия и конструктивному оформле­нию вследствие различных требований, предъявляемых к ним.

Читайте также:  Как правильно укутать розы на зиму

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10827 — | 7386 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Презентация по теме:"ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ" по учебной дисциплине Автоматизация производства

Просмотр содержимого документа
«Технические средства для измерения параметров»

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ Измерительные преобразователи и приборы для измерения параметров состояния сред

  • Измерительные преобразователи и приборы предназначены для получения измерительной информации о таких физических величинах, как температура, давление, расход, уровень и др., которые характеризуют состояние разных технологических сред (твердых, жидких, газообразных), а также машин и агрегатов и их отдельных элементов, деталей и узлов.

  • Для измерения температуры применяется большое количество средств измерения, называемых термометрами.
  • Термометры расширения .

Действие термометров расширения основано на использовании зависимости удельного объема вещества от температуры измеряемой среды, в которую оно помещено.

Измерение температуры жидкостными термометрами расширения основано на различии коэффициентов объемного расширения материала оболочки термометра и жидкости, заключенной в ней. Оболочка термометров изготовляется из специальных термометрических сортов стекла с малым коэффициентом расширения. Пределы измерения стеклянных термометров от –200 до +750 °С.

Принцип действия стержневого дилатометрического термометра основан на использовании разности удлинений трубки 1 и стержня 2 при нагревании вследствие различия коэффициентов их линейного расширения. Движение стержня передается стрелке прибора с помощью механической передачи 3.

Чувствительный элемент термометра выполнен в виде спиральной или плоской пружины, состоящей из двух пластин из разных металлов, сваренных по всей длине. Внутренняя пластина имеет больший коэффициент линейного расширения, чем внешняя, поэтому при нагревании такая пружина раскручивается, а стрелка перемещается. Дилатометрическими и биметаллическими термометрами измеряется температура в пределах от –150 до +700 °С (погрешность 1–2,5 %).

Принцип действия этих термометров основан на использовании зависимости давления рабочего вещества при постоянном объеме от температуры. В зависимости от заполнителя (рабочего вещества) эти термометры подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные. Устройство всех типов манометрических термометров аналогично.

Прибор (рис. 3.3) состоит из термобаллона 1, капиллярной трубки защищенной металлическим рукавом 7, и манометрической части, заключенной в специальный корпус 5. Вся внутренняя система прибора заполняется рабочим веществом. При нагревании термобаллона увеличивается объем жидкости или повышается давление рабочего вещества внутри замкнутой термосистемы. Эти изменения воспринимаются манометрической трубкой 3, которая через передаточный механизм, состоящий из тяги 4 и сектора 2, воздействует через зубчатое колесо на стрелку прибора. Диапазон измерения температуры с помощью манометрических термометров от –120 до +600 °С.

Данные измерительные устройства состоят из термоэлектрического преобразователя температуры (ТПТ – термопары), электроизмерительного прибора и соединительных проводов.

В основу измерения температуры термоэлектрическими преобразователями температуры (ТПТ) положен термоэлектрический эффект, который заключается в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если места соединения (спая) нагреты до разной температуры. Цепь, состоящая из двух разнородных проводников, образующих ТПТ , состоит из термоэлектродов А и В, места соединения которых – спаи – имеют разную температуру. При нагревании рабочего спая t возникает термоэлектродвижущая сила (термоЭДС), которая является функцией двух переменных величин: t и 0t – температуры свободного спая. Чувствительные

электроизмерительные приборы, работающие

в комплекте с ТПТ, градуируются как правило

при температуре свободного

спая t0, равной 0 °С.

Для защиты от механических повреждений и воздействия измеряемой среды электроды ТПТ помещают в специальную арматуру (рис. 3.5), которая представляет собой защитную гильзу 1 с головкой 2, служащей для присоединения термоэлектродов 3 и проводов, соединяющих их с

электроизмерительным прибором. Электроды термоэлектрических преобразователей должны быть хорошо изолированы во избежание соприкосновения между собой и защитной арматурой. Это осуществляется с помощью бус или трубок 4 из специального фарфора.

В качестве измерительных приборов в комплектах термоэлектрических термометров применяются милливольтметры и потенциометры

Милливольтметры. Принцип действия милливольтметров основан на взаимодействии между проводником (рамкой), по которому протекает электрический ток, и магнитным полем постоянного магнита. Рамка 1, выполненная из нескольких сотен последовательных витков тонкой изолированной проволоки (медной, алюминиевой), помещается в магнитное поле постоянного магнита 3. При этом рамка имеет возможность поворачиваться на некоторый угол, для чего она крепится с помощью специальных кернов и подпятников или подвешивается на растяжках или подвесах (на рисунке не показаны).

Для формирования равномерного радиального магнитного потока служит цилиндрический сердечник 4. При прохождении тока по рамке возникают силы F1 и F2, направленные в разные стороны и стремящиеся повернуть рамку

Читайте также:  Название салонов красоты фото

вокруг ее оси. Противодействующий момент создается

спиральными пружинами 2 (нижняя не показана), которые также

служат для подвода термоЭДС к рамке.

В основу работы потенциометров положен нулевой метод измерения электродвижущей силы, развиваемой ТПТ. При этом измеряемая ЭДС уравновешивается (компенсируется) с помощью известного падения напряжения, а результирующий эффект доводится до нуля.

В принципиальной схеме потенциометра ток от вспомогательного источника контрольного напряжения Е проходит по цепи, в которую между точками В и С включено переменное сопротивление Rр (реохорд). Реохорд представляет собой калиброванную проволоку длиной L Разность потенциалов между точкой В и любой промежуточной точкой Д, где находится скользящий контакт – движок реохорда, будет пропорциональна сопротивлению R ВД .

Последовательно с ТПТ при помощи переключателя П включается чувствительный милливольтметр НП – нуль-прибор, который является индикатором наличия тока в цепи.

  • Термоэлектрический преобразователь подключается таким образом, что его ток на участке R ВД идет в том же направлении, что и от вспомогательного источника тока. Для измерения термоЭДС движок реохорда перемещается до тех пор, пока стрелка нуль-прибора не перестанет отклоняться от нуля. Очевидно, в этот момент падение напряжения на сопротивлении R ВД будет равно измеряемой термоЭДС.
  • Поскольку реохорд является калиброванным сопротивлением, т. е. каждый его участок одинаковой длины имеет одинаковое сопротивление. Таким образом, термоЭДС E(tt o ) определяется величиной падения напряжения на участке сопротивления реохорда R ВС и не зависит от других сопротивлений. Реохорд R ВД может быть снабжен шкалой, отградуированной в милливольтах или градусах температурной шкалы

Структурная схема электронного автоматического потенциометра

Измерение термоЭДС Ех от ТПТ производится путем сравнения ее с падением напряжения на калиброванном реохорде Rр.

Компенсационная схема потенциометра состоит из реохорда Rр с ползунком К, электронного усилителя 1 с преобразователем, преобразующим постоянное напряжение Ех в переменное, реверсивного электродвигателя РД и источника питания Еа. Электродвигатель через редуктор 2 связан с ползунком К и реверсивного электродвигателя РД и источника питания Еа. Электродвигатель через редуктор 2 связан с ползунком К и стрелкой показывающей части прибора 3.

Действие компенсационной схемы сводится к автоматическому перемещению ползунка К по реохорду в сторону уменьшения напряжения рассогласования, т. е. разности термоЭДС от ТПТ и падения напряжения на реохорде, подаваемой на электронный усилитель. Это перемещение, производимое с помощью реверсивного электродвигателя РД, происходит до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю. Таким образом, положение ползунка К на реохорде и связанной с ним стрелки прибора определяет величину термоЭДС и, следовательно, величину измеряемой температуры. Сопротивление R служит для настройки рабочего тока в компенсационной цепи.

Конструкция современных электронных автоматических потенциометров основана на блочно-модульном принципе построения: прибор состоит из отдельных унифицированных блоков и уз-лов, соединенных между собой проводами через штепсельные разъемы.

Термометр сопротивления представляет собой измерительное устройство, состоящее из термопреобразователя сопротивления ТС), электроизмерительного прибора и соединительных проводов .

Термометры сопротивления широко применяются во всех отраслях промышленности для измерения температуры в достаточно широком диапазоне (от –260 и до +1100 °С).

Измерение температуры с помощью термопреобразователей сопротивления основано на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры:

Вид этой функции зависит от природы материала термопреобразователя сопротивления. В настоящее время выпускаются три большие группы стандартных

термопреобразователей сопротивления: платиновые, медные и никелевые. Платиновые предназначены для измерения температуры от –260 до +1100 °С,

медные – от –200 до +200 °С,

никелевые – от –60 до +180 °С.

Наружная арматура ТС так же, как и термоэлектрических преобразователей температуры, состоит из защитной гильзы, подвижного или неподвижного штуцера для крепления головки, в которой помещается контактная колодка с зажимами для проводов, соединяющих ТС с измерительным устройством термометра сопротивления.

В качестве измерительных приборов, применяемых в комплекте с ТС, широко используются логометры и уравновешенные мосты.

Принципиальная электрическая схема уравновешенного моста состоит из постоянных резисторов R1 и R2, реохорда Rр, термопреобразователя

сопротивления Rt и сопротивления соединительных проводов Rпр. В одну диагональ моста включен источник постоянного тока Е, в другую – нуль-прибор НП. При равновесии моста, которое достигается перемещением движка по реохорду Rp, сила тока в диагонали моста равна нулю, т. е. I 0 = 0. В этот момент потенциалы в вершинах моста bud равны, ток от источника

I разветвляется в вершине моста а на две ветви I1, и I2.

Следовательно, падения напряжения на резисторах R1 и R2 одинаковые.

Читайте также:  Как сделать фитиль для свечи в домашних

Таким образом, при изменении Rt мост можно уравновесить изменением сопротивления реохорда Rp.

Структурная схема электронного автоматического моста

аналогична схеме автоматического потенциометра

Логометры являются измерительными приборами, показания которых пропорциональны отношению двух электрических величин (обычно сил токов).

Подвижная система логометра состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок, имеющих сопротивления R1 и R2, расположенных под некоторым углом одна к другой и помещенных в переменный воздушный зазор между полюсными наконечниками постоянного магнита и сердечником.

Магнитная индукция между магнитными наконечниками и сердечником неравномерная и имеет зазор между полюсными наконечниками постоянного магнита и сердечником. Магнитная индукция между магнитными наконечниками и сердечником неравномерная и имеет наибольшую величину в середине, а наименьшую – у краев наконечников. Рамки закрепляют с помощью кернов и подпятников, что обеспечивает возможность их поворота на некоторый угол. Ток к рамкам подводится по спиральным пружинкам, а также через подвесы или растяжки. При изменении сопротивления Rt вследствие изменения температуры через одну из рамок потечет ток большей силы, равенство моментов нарушается и подвижная система поворачивается на угол, пропорциональный изменению температуры.

Давление , как параметр, характеризующий состояние различных веществ, определяется отношением силы, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности, к площади этой поверхности.

Под абсолютным давлением Рабс подразумевается полное давление, которое отсчитывается от абсолютного нуля:

  • Рабс = Ризб + Ратм.

Абсолютное давление газа меньшее атмосферного называется вакуумом (или вакуумметрическим давлением), т. е.:

Средства измерений, предназначенные для получения измерительной информации обо всех видах давлений, называются манометрами , а манометры для измерения давления разреженного газа – вакуумметрами.

Средства для измерения разности двух давлений называются дифференциальными манометрами , или дифманометрами.

Приборы этой группы основаны на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба рабочей жидкости. Они отличаются:

  • простотой устройства и эксплуатации
  • высокой точностью измерения,
  • широко применяются в качестве лабораторных и поверочных приборов.

Диапазон измерения их невелик.

. Принцип действия основан на использовании деформации чувствительных элементов (мембран, сильфонов, пружин) или развиваемой ими силы под действием измеряемого давления среды и преобразовании ее в пропорциональное перемещение или усилие.

Давление измеряемой среды подводится к прибору по импульсным трубкам. В плюсовой и минусовой камерах дифманометра (т. е. в камерах, к которым подводятся большее и меньшее давления) размещены две одинаковые мембранные коробки 1 и 2, образованные из сваренных между собой гофрированных мембран

. Коробки укреплены в разделительной перегородке, которая зажата между крышками корпуса 5. Внутренние полости мембранных коробок заполнены жидкостью и сообщаются через отверстие. С центром верхней мембраны связан сердечник 3 индукционного преобразователя 4, преобразующего перемещение в электрический сигнал, подаваемый на измерительный прибор. При изменении перепада давлений мембранные коробки деформируются, подвижные центры коробок перемещаются и жидкость перетекает из одной коробки в другую.

Величина перемещения подвижного центра верхней коробки и соединенного с ним сердечника зависит от параметров коробки и разности давления снаружи и внутри

Величина перемещения подвижного центра верхней коробки и соединенного с ним сердечника зависит от параметров коробки и разности давления снаружи и внутри коробки. Деформация мембран продолжается до тех пор, пока

силы, вызванные перепадом давлений, не уравновесятся упругими силами мембранных коробок.

Подобные мембранные дифманометры (типа ДМ) изготовляются на перепады давлений от 1,6 до 630 кПа и рабочее давление среды до 25 МПа. Класс точности приборов 1 – 1,5.

В сильфонных манометрах в качестве чувствительных элементов используются сильфоны, представляющие собой тонкостенную металлическую трубку с поперечной гофрировкой.

Некоторые типы сильфонов изготовляются с винтовой пружиной,

вставляемой внутрь, что несколько расширяет диапазон их

Основаны на использовании зависимостей электрических параметров преобразователей давления от измеряемого давления среды.

Действие электрических манометров сопротивления основано на зависимости

электрического сопротивления чувствительного элемента от измеряемого давления.

Принцип действия комплекса измерительных преобразователей типа «Сапфир» основан на

тензорезистивном эффекте тензорезисторов, наносимых в виде монокристаллической пленки кремния на чувствительные элементы приборов – тензомодули .

Измерительный блок, показанный на рис., представляет собой тензомодуль рычажно-мембранного типа 6, помещенный в замкнутую полость основания 8. Последняя заполнена полиметилси-локсановой жидкостью. Тензомодуль отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 1, соединенными между собой штоком 7, который связан с концом рычага тензомодуля. Под действием разности давлений происходит перемещение штока 7, которое вызывает прогиб измерительной мембраны 2 тензомодуля, что ведет к изменению сопротивления тензорезисторов 5, нанесенных на измерительную мембрану. Электрический сигнал через выводы 3 передается во встроенное электронное устройство 4, с которого он далее передается в линию связи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector