Урок 8. Генераторные обращенные и индукционные преобразователи Раздел 1. Обращенные преобразователи.

Обращенными преобразованиями называются такие, в ко­торых электрическая величина преобразуется в неэлектриче­скую с тем, чтобы эту последнюю сравнивать с измеряемой не­электрической величиной.

Структурная схема прибора с обращенным преобразователем изображена на рис. 4.60.

Рис. 4.60. Структурная схема прибора с обращенным преобразователем

Обращенный преобразователь ОП подключен к источнику питания через регулирующее устрой­ство РУ и измеритель Г.

Электрический параметр Э обращенного преобразователя преобразуется в неэлектрический Х_К, который компенсирует измеряемую величину X. Регулируя электрический пара­метр Э до достижения равенства между Х_К и X, можно по значению этого электрического параметра, измеряемого при­бором Г, судить о значении измеряемой неэлектрической ве­личины.

При изменении измеряемой величины Х образующаяся разность Х=Х_К—Х воздействует на нулевой указатель НУ. В качестве нулевого указателя используется, как правило, преобразователь неэлектрической величины в электрическую, т.е. тот или иной из описанных выше преобразователей. Та­ким образом, прибор с обращенным преобразователем обяза­тельно имеет еще и прямой преобразователь. Если прибор вы­полнен с ручным уравновешиванием, то добиваются равенства Х и Х_К регулируя вручную РУ до тех пор, пока НУ покажет нулевое показание.

При автоматическом уравновешивании сигнал с преобразо­вателя НУ поступает на электронный усилитель. Усиленный сигнал воздействует на исполнительный двигатель всякий раз, когда разность Х—Х_К отлична от нуля. Двигатель же, в свою очередь, связан механически с регулирующим устройством РУ, при помощи которого получают равенство Х_К = X.

Требование к обращенным преобразователям. Типы обращенных преобразователей.

Обращенными преобразователями могут служить многие из преобразователей, рассмотренных в ранее, а также ряд измерительных механизмов, непосредственно преобразую­щих электрическую величину (чаще всего ток) во вращающий момент.

Применение многих измерительных механизмов в качестве обращенных преобразователей ограничивается требованием к стабильности функции преобразования, т.е. стабильности вы­ходной неэлектрической величины, так как определяет по­грешность измерения прибором.

Использование того или иного измерительного механизма в качестве обращенного преобразователя определяется харак­тером требуемой неэлектрической величины. Например, преобразователями тока или напряжения в механическую си­лу могут служить электродинамические, электромагнитные из­мерительные механизмы, преобразователями во вращающий момент — измерительные механизмы приборов различных си­стем, а также счетчиков при отсутствии упругого противодей­ствующего момента, преобразователями давления — электро­статический измерительный механизм и т. д.

Рассмотрим несколько примеров обращенных преобразова­телей. На рис. 4.61 изображено использование магнитоэлектрического измерительного механизма в качестве обращенного преобразователя для компенсации силы.

Свободно подвешенная катушка 1 имеет витки, располо­женные в горизонтальной плоскости. Сила взаимодействия F между током в катушке и полем магнита 2 направлена вертикально вверх и компенсирует из­меряемую силу, направленную ей навстречу. С помощью ре­гулирующего устройства (на рисунке не показано) ток в рам­ке увеличивается (или уменьшается) до тех пор, пока силы F и измеряемая сила взаимно не уравновесятся.

Рис. 4.61.. Устройство обращенного магнитоэлектрического преобразователя.

Широко применяется обращенный преобразователь, ис­пользующий магнито-электрический механизм для измерения моментов трения в подшипниках (рис. 4.62).

Подшипник 1, момент трения в котором подлежит измере­нию, укреплен в кольце 2 и сидит на валу. При возникнове­нии момента трения кольцо 2 поворачивается, одновременно поворачивается жестко скрепленная с ним рамка 3.

На оси рамки закреплено зеркальце 4, освещаемое лампой Л. При повороте зеркальца луч света попадает на фотоэлемент 5, ток в цепи рамки усиливается усилителем по­стоянного тока 6, и возникающий вследствие взаимодействия тока в рамке с полем постоянного магнита 7 вращающий мо­мент уравновешивает момент трения в подшипнике.

Таким образом, с увеличением измеряемого момента тре­ния растет ток в рамке, являющийся мерой этого момента.

Рис. 4.62.. Измеритель трения в подшипниках.

Весьма распространенными обращенными преобразовате­лями являются преобразователи тока или напряжения в све­товой поток.

Примером такого преобразователя служит оптический пи­рометр (рис. 4.63.).

Здесь яркость исследуемого тела сравнивается с яркостью нити фотометрической лампы накаливания 1, являющейся в данном случае обращенным преобразователем.

Фотометрическая лампа имеет нить, расположенную в од­ной плоскости. Яркость нити зависит от тока, величина кото­рого регулируется изменением сопротивления реостата 2. Те­лескоп пирометра 4 направляет на раскаленное исследуемое тело таким образом, чтобы наблюдатель, смотрящий в оку­ляр 3, видел на фоне раскаленного тела нить фотометрической лампы.

Рис. 4.63.. Оптический пи­рометр.

Изменяя ток в фотометрической лампе, добиваются сов­падения яркости нити и исследуемого тела (рис. 4.64, а). На рис. 4.64, б) и в) соответственно изображены картины, которые видит глаз наблюдателя в случае, если яркость нити больше или меньше яркости исследуемого тела.

Рис. 4.64. Изменение яркости нити по отношению к яркости исследуемого объекта.

Прибор И отградуирован таким образом, что показания его соответствуют измеряемой температуре или совпадении ярко­сти нити и исследуемого тела.

В качестве примера применения оптических пирометров можно привести прибор Питон-105-500 (рис. 4.65), предназначенный для бесконтактного измерения температуры объектов по их тепловому (инфракрасному) излучению.

Рис. 4.65. Оптический пирометр «Питон-105-500»

Исключительно малый размер пирометра дает возможность измерять температуру в труднодоступных местах.

Особенности бесконтактного измерения пирометром:

1. Выбор показаний – по Цельсию, по Фаренгейту.

2. Автоматическая фиксация показаний.

3. Круговой лазерный указатель.

4. Мелкие объекты рекомендуется сканировать на близком расстоянии.

5. Во избежание температурного шока прибор следует держать на некотором удалении от замороженных объектов.

6. Коэффициент излучения 0,85/0,90/0,95

7. Автоматическое выключение через 4 с.

Параметры окружающей среды (эксплуатация): температура от 0+40 °С, влажность 80%.

Питание: 9В батарейка «КРОНА» Размер: 190*162*56 мм Вес: 200г

Таблица 4.4.

Технические характеристики пирометра
Диапазон измерения	-20~537°C
Показат. визирования	1:12
Разрешающая способность	0.1°C
Расстояние до объекта измерения, м	от 0.1 до 10
Предел допускаемой систематической составляющей погрешности	±2.5 о С в диапазоне температур от -20 до +50 о С; ±1% в диапазоне температур от 50 до 537 оС
Время работы в режиме включения-выключения до замены элемента питания (батарея “Крона” – 9 В):	40 ч