«Электрические измерения. Измерение неэлектрических величин электрическими методами ».
Методические указания на практическое занятие
Занятие проводится под руководством преподавателя в учебной лаборатории или компьютерном классе.
а. Подготовка к практическому занятию
При подготовке к практическому занятию студент используя рекомендованную на лекции литературу, конспекты лекций, результаты лабораторных работ, возможности сети Интернет и другие доступные источники должен:
1.изучить:
- понятия об измерении неэлектрических величин электрическими методами;
-основные характеристики первичных преобразователей;
-резистивные первичные преобразователи;
-электромагнитные первичные преобразователи;
-магнитоупругие первичные преобразователи;
-электростатические первичные преобразователи;
-тепловые первичные преобразователи(терморезисторы и термоэлектрические);
-фотоэлектрические первичные преобразователи и др.
2.ознакомиться с методами решения задач используя решённые примеры задания.
б. Задачи рекомендуемые студентам для решения по вопросам темы практического занятия:
Задача 1.31 Для измерения температуры используется одинарный неуравновешенный мост (рис. 1.57,а) с измерительным преобразователем RТ (термометром сопротивления МПТШ-48) в плече. В качестве выходного прибора включен милливольтметр mV с внутренним сопротивлением
RmV= 100Ом. Источник питания имеет ЭДС Е = 6 В, сопротивления резисторов в двух плечах моста равны R3=10 Ом, R4=100 Ом. На рис. 1.57,6 приведены характеристики термометров сопротивления с чувствительными элементами (терморезисторами) из различных металлов. Они выражают зависимость относительного изменения сопротивления элемента от температуры: RT/RT0( ). В заданном случае используется платиновый элемент, у которого при = 0°С сопротивление RT0= 100 Ом.
Изменением сопротивления резистора R2 мост уравновешивается (ImV=0) при температуре =0°С. При изменении температуры мост выходит из равновесия и милливольтметр показывает соответствующие напряжение UmV небаланса моста. Определить значение сопротивления R2, при котором обеспечивается равновесие моста, а также ток Iг в терморезисторе для этого режима. Найти показание милливольтметра при температурах -100;+100;+4000С
Решение. На основании условия равенства моста RT0R4=R2R3 находим
R2 = RT0R4/R3 =100*100/10=1000 Ом
Для определения показаний милливольтметра при разных значениях температуры воспользуемся методом эквивалентного генератора, заменив
RХ на RТ.
а) при =0°С RТ0=100 Ом, R4=100 Ом, R3=10 Ом, R2=1000 Ом,
IT=E/(RT0+R2)=6/(100+1000)=0.00545 A, ImV=0, RT/RT0=1.
б) при =-100°С RТ=0,7 Ом, RТ0=70 Ом,
I2Х=E/(RT+R2)=6/(70+1000)=0.0056 A,
I4Х=E/(R3+R2)=6/110=0.00545 A, Udcx =-0.15B
Rвх cd=74.50 Ом
ImV= Ucdx /( Rвх cd +RmV)=-0.000860 A, UmV = RmV ImV=-86.0 mB
Аналогично рассчитываем и другие показания приборов. Результаты расчетов сведены в табл. 1.9
Задача 1.32. В схеме рис 1.57,а включен термометр сопротивления типа ТСМ с медным чувствительным элементом. Построить шкалу выходного прибора (милливольтметра ) если температура измеряемой среды изменяется от-50до +200°С, а Rт0= 50 0м Параметры плеч моста R3=500 Ом, R3=10 Ом, R4=100 Ом ЭДС источника питания Е=5В, RmV=100Ом , U=300mВ
Задача 1.33. Для измерения уровня жидкости в сосуде применены мост переменного тока и емкостный измерительный преобразователь Cx. Определить параметры Rx и Cx параллельной схемы замещения емкостного преобразователя, если в цепи на рис. 1.53 установлены следующие значения параметров уравновешенного моста: R2 =1000 Ом, R4=200Ом,R0= 100Ом,
С0= 21 мкФ.
Ответ: RX=500 Ом, CX=4 мкФ
Указание: Сопротивления ветвей с параллельным соединением элементов вычисляют через проводимость, например, для плеча с образцовыми мерами С0 и R. Аналогично записывается выражение для плеча АС
Задача
1.34.
На рис. 1.59 представлена упрощенная схема
цепи дифференциального мостового
измерителя перемещений. В верхние два
плеча включены близко расположенные
одинаковые индуктивные катушки с общим
плунжером (якорем). При равновесии моста
он занимает симметричное положение по
отношению к среднему сечению катушек.
Тогда их полные сопротивления составляют
Ом. При перемещении плунжера вправо на
некоторое расстояние
(см. рис. 1.59) сопротивления катушек
изменились на
Ом.
Активные сопротивления во всех плечах
моста одинаковы, т.е R1=R2=R3=R4=20
Ом
Напряжение питания моста Uвх=10
В. Определить значение напряжения на
выходе моста Uвых(
).
Ответ: Uвых=6.37 В
в. Защита выполненного задания у преподавателя ведущего практические занятия.
Задание выполняется в личной рабочей тетради студента ,аккуратно с необходимыми пояснениями и расчётами. Схемы должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов.
К защите студент должен подготовить ответы на вопросы темы:
- понятия об измерении неэлектрических величин электрическими методами;
-основные характеристики первичных преобразователей?
-резистивные первичные преобразователи?
-электромагнитные первичные преобразователи?
-магнитоупругие первичные преобразователи?
-электростатические первичные преобразователи?
-тепловые первичные преобразователи(терморезисторы и термоэлектрические)?
-фотоэлектрические первичные преобразователи?
Задание 7