- •1.Приборы магнитоэлектрической системы
- •2.Приборы выпрямительной системы
- •3.Приборы термоэлектрической системы
- •4.Приборы электромагнитной системы
- •5.Приборы электродинамической системы
- •6.Электростатические вольтметры
- •7.Приборы индукционной системы
- •8.Электронные вольтметры переменного напряжения
- •9.Выпрямители (детекторы)
- •10.Устройство электронно-лучевого осциллографа
- •11.Формирование изображений на экране электронно-лучевой трубки
- •Режим y – X
- •12.Метрология осциллографических измерений
- •13.Оценка погрешности результатов осциллографических измерений
- •Погрешность взаимодействия
- •Субъективная погрешность
- •14.Стеклянные жидкостные термометры
- •15.Манометрические термометры.
- •16.Термоэлектрические термометры
- •17.Термометры сопротивления
- •18. Основы теории измерения температуры тел по излучению
- •19. Пирометры. Методы измерения температуры тел по излучению
- •20. Устройство пирометров излучения.
- •22. Жидкостные манометры и дифманометры
- •23. Деформационные манометры и дифманометры
- •24. Пьезоэлектрические манометры и манометры с тензопреобразователями
- •25.Измерение расхода по перепаду давления в сужающих устройствах
- •26.Ротаметры и тахометрические расходомеры
- •27.Электромагнитные и ультразвуковые расходомеры
- •28.Уровнемеры с визуальным отсчетом и гидростатические уровнемеры
- •29.Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •30.Емкостные и индуктивные уровнемеры
- •31.Радиоволновые, акустические, термокондуктометрические уровнемеры
- •32.Методы измерения влажности воздуха и газа
- •33.Методы измерения влажности твердых и сыпучих тел
- •34.Тепловые газоанализаторы
- •35.Хроматографические газоанализаторы
- •1.Приборы магнитоэлектрической системы
1.Приборы магнитоэлектрической системы
Упрощенная конструкция механизма такой системы содержит преобразователь электрической величины (входного измеряемого тока) в механическую (угол отклонения) и отсчетное устройство (указатель и шкалу).
Как известно, на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила. При протекании измеряемого тока I в рамке, находящейся в магнитном поле зазора, возникает вращающий момент М, равный произведению индукции В магнитного поля в зазоре, активной площади рамки S, числу витков w и току I в рамке:
Отсчетное устройство – стрелка и шкала – преобразует угол отклонения (поворота) рамки α в показания (отсчет). Спиральная пружина служит для создания противодействующего момента Мпр: Мпр=αΩ, где α – угол поворота подвижной части; Ω – удельный противодействующий момент.
В процессе поворота рамки противодействующий момент Мпр пропорционально растет. Это происходит до тех пор, пока моменты не станут равными. Если М=Мпр, то BSwI=αΩ. Следовательно, угол поворота α имеет вид α = (BSwI)/Ω.
Если требуется измерять токи, превосходящие ток полного отклонения механизма, то применяются шунты. При этом через измерительный механизм течет ток Iм, представляющий собой только часть измеряемого тока I. Зная соотношение между сопротивлениями рамки измерительного механизма и шунта Rш, можно переградуировать шкалу прибора или пересчитать показания в результат измерения.
Последовательно с измерительным механизмом включается резистор RV с достаточно большим сопротивлением. Добавочные резисторы RД1 и RД2 обеспечивают несколько диапазонов измерения напряжения UV. Ток I через измерительный механизм на любом диапазоне не должен превосходить номинального значения Iном для механизма.
Преимущества: высокие точность и чувствительность; равномерная (линейная) шкала; сравнительно малое собственное потребление энергии от источника сигнала; практическое отсутствие влияния внешних магнитных полей.
Недостатки: возможность работы измерительного механизма только на постоянном токе; сравнительная сложность реальной конструкции; заметная чувствительность к перегрузкам, механическим воздействиям, ударам, вибрации; изменение упругих свойств пружины со временем (пружина, которая возвращает стрелку на исходное нулевое положение), зависимость показаний от изменения температуры окружающей среды.
2.Приборы выпрямительной системы
Из выражения для вращающего момента М следует, что приборы МЭ системы непосредственно могут быть использованы только для работы с постоянными напряжениями и токами, а для работы в цепях переменного тока им требуются преобразователи переменного тока в постоянный – выпрямители (детекторы). Могут применяться разные типы детекторов: амплитудного значения, среднего выпрямленного значения, среднего квадратического (действующего) значения. Наиболее распространены в простых аналоговых электромеханических приборах детекторы среднего выпрямленного значения как самые простые и дешевые.
Выпрямитель образован мостом из четырех полупроводниковых диодов VD1, VD2, VD3, VD4, включенных таким образом, что выпрямленный ток iв(t) через измерительный механизм всегда течет в одну сторону, независимо от полярности входного напряжения. Если на каком-то интервале времени на верхнем входном зажиме положительный потенциал, то открываются диоды VD1 и VD3, а диоды VD2 и VD4 закрыты, и ток через измерительный механизм течет справа налево. Если положительный потенциал на нижнем входном зажиме, то открываются диоды VD2 и VD4, и ток через измерительный механизм также течет справа налево.
Добавочный резистор RД, во-первых, устанавливает связь между входным напряжением и номинальным током магнитоэлектрического механизма и, во-вторых, обеспечивает достаточно высокое входное сопротивление вольтметра. Таким образом, показания вольтметра пропорциональны среднему выпрямленному значению входного напряжения u(t). Помимо рассмотренной схемы, применяются и более дешевые решения двухполупериодного выпрямления.
В некоторых простых приборах применяется и однополупериодное выпрямление. При этом значение сопротивления резистора R выбирают равным сопротивлению рамки измерительного механизма. Правда, в этом случае чувствительность прибора заметно ниже, поскольку среднее выпрямленное значение тока в этой схеме вдвое меньше, чем при двухполупериодном выпрямлении.