8.3. Самопишущие приборы

Самопишущие приборы прямого действия. В этих приборах применяются электромеханические измерительные механизмы, снабженные устройствами регистрации показаний в форме диаграммы. Запись осуществляется чернилами с помощью специального регистрирующего органа (пера особой конструкции), фиксирующего изменения измеряемой величины в функции времени на движущемся носителе (диаграммной бумаге).

Диаграммная бумага для самопишущих приборов выпускается в виде ленты с перфорацией и диска. Перфорация необходима для сообщения бумаге поступательного движения с помощью штифтов вращающегося валика лентопротяжного механизма. Скорость перемещения бумаги устанавливается пропорционально скорости изменения измеряемой величины. Такие диаграммы применяют при длительных наблюдениях измеряемых величин.

Координатная сетка диаграммной бумаги выполняется либо в прямоугольных координатах (когда регистрирующий орган совершает прямолинейное перемещение), либо – в криволинейных (при угловом перемещении пера). Запись в прямоугольных координатах более удобна при обработке диаграмм, но требует применения устройства для спрямления записи, поскольку указатель и перо электромеханического измерительного механизма движутся по дуге.

Дисковая диаграмма вращается вместе с металлическим диском, на котором она закреплена. Скорость ее перемещения невелика – за сутки один оборот. Этот вид диаграмм удобно использовать для записи медленно изменяющихся величин.

Наличие пишущего устройства значительно повышает трение, испытываемое подвижной части прибора. Поэтому применяют измерительные механизмы со сравнительно большим вращающим моментом (магнитоэлектрические и ферродинамические).

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяются в самопишущих приборах, предназначенных для работы в цепях постоянного тока (самопишущие амперметры и вольтметры), а магнитоэлектрические логометры в сочетании с полупроводниковыми выпрямителями – для записи частоты в цепях переменного тока. Самопишущие приборы с ферродинамическими измерительными механизмами используются в цепях переменного тока: в самопишущих вольтметрах, амперметрах, ваттметрах и фазометрах.

Для одновременной регистрации нескольких измеряемых величин применяются многоканальные самопишущие приборы, состоящие из нескольких электромеханических измерительных механизмов и регистрирующих органов и одного общего лентопротяжного механизма.

Выпускаемые промышленностью самопишущие приборы имеют класс точности, в основном, 1,0 – 2,5. Погрешность регистрации времени составляет ±0,5 %. Время установления показаний не превышает 2 с. Частотный диапазон не нормируется, хотя допускаемая частота регистрируемых величин не превышает 1 Гц.

Самопишущие приборы уравновешивания. К приборам уравновешивания относятся автоматические мосты и компенсаторы, которые производят регистрацию измеряемой величины в функции времени. Диаграммная бумага в этих приборах перемещается пропорционально времени специальным приводным механизмом.

Двухкоординатные автоматические самопишущие приборы (графопостроители). Графопостроители предназначены для регистрации с высокой точностью одной переменной в функции другой, т. е. y = f (x). Величина x обуславливает перемещение регистрирующего устройства по одной оси координат (с помощью одного из приводных устройств), величина y обуславливает перемещение того же регистрирующего устройства по другой оси координат (с помощью другого приводного устройства). Таким образом обеспечивается запись графика функции y = f (x). При регистрации зависимости y = f (t) по каналу x предусматривается развертка во времени с постоянной скоростью. Например, графопостроитель Н306 предназначен для регистрации зависимостей y = f (x) и y = f (t) в виде графиков чернилами на диаграммной бумаге в прямоугольной системе координат с размерами рабочего поля записи: по каналу x – 30 см, по каналу y – 20 см. Графопостроитель имеет 16 поддиапазонов регистрации напряжения. Статическая погрешность предела регистрации ±0,5 %. Для регистрации зависимости y = f (t) по каналу x имеется временная развертка с масштабами 0,25 – 50 с/см.

Быстродействующие самопишущие приборы (БСП). В последние годы получили распространение быстродействующие самопишущие приборы, позволяющие регистрировать сигналы, изменяющие с частотой до 150 Гц. Расширение рабочего диапазона частот достигается путем совершенствования конструкции измерительного механизма, применением соответствующих способов регистрации и применением специальных электрических схем для коррекции динамических погрешностей. Отличительными особенностями БСП являются:

отсутствие шкал для визуального отсчета показаний,

сравнительно узкое по ширине поле записи (не более 50 мм),

наличие специальных измерительных механизмов с большим вращающим моментом.

В БСП применяют магнитоэлектрические и электромагнитные (поляризованные) измерительные механизмы; используют запись на теплочувствительной бумаге, чернильную перьевую запись, запись на бумаге под копирку.