Слайд 24. Преобразователь сопротивления терморезистора в унифицированный токовый сигнал

Нормирующий преобразователь сопротивления в унифицированный токовый сигнал, работающий в комплекте с термопреобразователем сопротивления, по схеме и принципу действия аналогичен нормирующему преобразователю ЭДС, рассмотренному выше. Отличие указанных схем заключается в том, что в преобразователе сопротивления вместо корректирующего моста используется измерительный неравновесный мост ИМ, в одно из плеч которого по трехпроводной схеме включен термопреобразователь сопротивления R_t. Остальные сопротивления выполнены из манганина. Сопротивления R_л служат для подгонки сопротивления соединительных проводов до номинального значения. К диагонали питания моста ab подведено стабилизированное напряжение постоянного тока. Выходной ток преобразователя I_вых пропорционален напряжению U_cd в измерительной диагонали моста, и соотношение между ними может быть представлено в виде

.

Так как , где - коэффициент преобразования моста, то

.

Таким образом, токовый сигнал нормирующего преобразователя пропорционален текущему значению сопротивления терморезистора. Классы точности рассматриваемого преобразователя 0,6 - 1,5.

Тема 3. Измерение давления Слайд 28. Деформационные манометры

Принцип действия деформационных манометров основан на упругой деформации чувствительных элементов под действием измеряемого давления. Благодаря высокой точности, простоте конструкции, надежности и низкой стоимости деформационные манометры получили широкое распространение в промышленности для измерения давления, разряжения и разности давлений. Они выпускаются показывающими, регистрирующими и могут оснащаться преобразователями в унифицированный сигнал измерительной информации для дистанционной передачи показаний.

В качестве чувствительных элементов в деформационных манометрах применяют трубчатые пружины, сильфоны и мембраны. Трубчатая пружина (манометрическая пружина, или трубка Бурдона) представляет собой упругую криволинейную металлическую полую трубку, один конец которой имеет возможность перемещаться, а другой жестко закреплен. Трубка в свободном состоянии в сечении имеет форму эллипса (разрез А-А). При повышении давления внутри трубки она начинает раскручиваться. Это связано с тем, что под действием давления трубка "округляется", т.е. малая ось эллипса увеличивается, в то время как длина пружины остается неизменной.

Под действием измеряемого давления Р_изм трубка Бурдона деформируется в поперечном сечении, принимая форму, изображенную на рисунке пунктиром. Продольные волокна элемента пружины растягиваются наиболее значительно у малой полуоси. В продольных волокнах наружного радиуса трубки Бурдона будет возникать растяжение, а в волокнах внутреннего радиуса – сжатие. Вследствие того, что волокна стремятся сохранить свою первоначальную длину, трубка Бурдона будет разгибаться. При этом свободный конец трубки совершит некоторое линейное перемещение λ. Кривизна трубки уменьшится на угол ∆γ = γ – γ₁, а малая ось эллипса увеличится на ∆b. С учетом неизменности длины пружины можно записать

;

,

где R, r и R₁, r₁ – внешний и внутренний радиус трубок соответственно до и после деформации. Вычитание дает равенство

, причем , а . С учетом того, что , а ,

.

Это выражение представляет собой уравнение шкалы манометра с трубчатой пружиной. Трубчатый манометр тем чувствительнее, чем больше радиус кривизны R трубки и чем меньше толщина δ ее стенок. Чувствительность пружины Бурдона, а также ее жесткость в сильной степени зависят от отношения а/b осей поперечного сечения и формы сечения (массы металла) вблизи концов большой оси. Пружина круглого сечения практически нечувствительна к давлению, т. к. ее поперечное сечение не деформируется при воздействии давления.

Манометр с трубчатой пружиной со­стоит из трубчатой пру­жины 1, один конец кото­рой впаян в отверстие держателя 2, а другой конец на­глухо запаян и несет на себе тягу 3. По­лость пружины связана с измеряемой средой через канал в держателе. Перемещение свободного конца пружины передается зубчатому сектору 4 и шестерне 5, на оси которой насажена стрелка прибора 6 для отсчета показаний на шкале 7. Прибор устанавливается на технологическом объекте с помощью штуцера 8. Верхний предел измерения таких манометров 10³ МПа.