
- •Предмет и задачи метрологии
- •Законодательная метрология
- •2.1 Государственное законодательство по обеспечению единства измерений
- •2.2 Государственная система метрологического обеспечения
- •Типовая структура метрологической службы промышленного предприятия
- •2.4 Международные метрологические организации
- •2.4.1 Международная организация мер и весов (момв)
- •2.4.2 Международная организация законодательной метрологии (мозм)
- •2.4.3 Другие международные организации
- •2.4.4 Межгосударственная координация по метрологии в снг
- •3 Информационная характеристика процесса измерения
- •4 Физические величины и их шкалы
- •4.1 Понятие шкалы реперов измеряемой величины
- •4.2 Определение наиболее распространенных шкал
- •4.4 Правила написания обозначение единиц
- •5 Погрешности измерений
- •5.1 Причины погрешностей
- •5.2 Обозначение погрешности
- •5.3 Классификация погрешностей
- •5.4 Оценка случайных погрешностей
- •5.5 Суммирование погрешностей
- •6. Общие правила выполнения измерения
- •6.1 Организация измерений
- •6.2. Учет систематических погрешностей и способы их уменьшения
- •6.3 Обработка результатов измерения
- •6.4 Форма представления и интерпретация результатов измерения
- •7 Метрологическая аттестация
- •7.1 Аттестация, поверка и испытания средств измерения
- •7.2 Сертификация средств измерений
- •8 Методы и средства для измерения электрических величин
- •8.1 Условные обозначения на шкалах приборов
- •8.2 Системы измерительных приборов
- •8.2.1 Магнитоэлектрические механизмы
- •8.2.2 Электродинамические механизмы
- •8.2.3 Электромагнитные механизмы
- •8.2.4 Электростатические механизмы
- •8.2.5 Выпрямительные приборы
- •8.2.6 Термоэлектрические приборы
- •8.3 Электронные приборы
- •8.3.1 Электронные вольтметры
- •8.3.2 Электронные омметры
- •8.3.3 Электронно-лучевые осциллографы
- •8.4 Мостовые и компенсационные измерительные схемы
- •8.4.1 Мостовые измерительные цепи
- •8.4.2 Компенсационные измерительные цепи
- •8.4.3 Автоматические мосты и компенсаторы
- •8.5 Цифровые приборы
- •8.5.1 Аналого-цифровые преобразователи
- •8.5.2 Цифровые вольтметры
- •8.5.3 Измерители частоты и интервалов времени
- •9 Измерение неэлектрических величин электрическими методами
- •9.1 Классификация измерительных преобразователей
- •9.2 Резистивные преобразователи
- •9.3 Электромагнитные преобразователи
- •9.4 Электростатические преобразователи
- •9.5 Тепловые преобразователи
9.2 Резистивные преобразователи
Резистивный преобразователь представляет реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой величины. Он состоит из обмотки, нанесенной на каркас, и скользящей щетки. Форма каркаса может быть различна: круглая (для кругового углового перемещения), линейная или специальная (для нелинейного преобразователя). Провод из материала с высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом - манганина или константана. В особо ответственных случаях используется сплав платины с иридием, а для работы при высоких температурах - фехраль. В качестве низкоомных датчиков используются реохорды - отрезок проволоки со скользящим контактом. Щетки изготавливают из пружинящей бронзы или специальных сплавов на базе серебра или платины.
Преимуществами реостатных датчиков являются простота конструкции, большой сигнал, возможность нелинейного преобразования, а недостатками - наличие скользящего контакта и дискретность функции преобразования из-за скачкообразного изменения сопротивления от витка к витку. Максимальная погрешность преобразования
Δr
γ ═ ─── ,
r
где Δr - сопротивление одного витка; r - полное сопротивление преобразователя.
Измерение сопротивления преобразователя чаше всего осуществляется мостовой схемой. На рис. 9.1 показана схема измерения уровня жидкости с помощью резистивного реостатного преобразователя, движок которого механически связан с поплавком. Разбаланс мостовой схемы инициируется логометром.
Rg1 Rg2
U R1
R2
Рис. 9.1 - Измерение уровня жидкости с помощью реостатного преобразователя
Тензорезисторы и пьезорезисторы (тензо - растягивать, пьезо - сжимать) могут быть металлические и полупроводниковые.
Металлические тензорезисторы изготавливаются проволочные и фольговые. Проволочные выполняются в виде зигзагообразно уложенной проволоки (называемой решеткой) на гибкой основе из бумаги пли пленки. В рабочем состоянии наклеиваются на деталь, деформацию которой необходимо измерить. Фольговые тензорезисторы получают травлением фольги и могут быть изготовлены любой сложной формы. Обозначение тензорезисторов: первая буква обозначения указывает на тип резистора ( П - проволочный, Ф - фольговый); вторая - на материал (обычно К - константан); третья - на тип основы (Б - бумага, П - пленка).
Полупроводниковые тензорезисторы изготавливаются из германия, кремния и арсенида галлия. По сравнению с проволочными они обладают более высокой чувствительностью, но обладают большим разбросом характеристик. В качестве измерительной схемы с тензодатчиками чаще всего используется неуравновешенный мост.
В качестве примера на рис. 9.2 показана схема измерения деформации строительной балки с помощью двух тензорезисторов RT׳ , RT׳׳ При этом один резистор работает на растяжение, а другой - на сжатие.
U
RT׳
RT׳׳ RT׳ RT׳׳
а) б)
Рис. 9.2 - Измерение деформации балки тензопреобразователем:
а) – размещение датчиков; б) – измерительная схема.