книги из ГПНТБ / Зарипов, М. Ф. Индуктивные датчики с улучшенными метрологическими характеристиками [учеб. пособие]
.pdf- 100 -
Рио!? Принципиальная схема приборов ИД-1,ИД-2
- IOI -
нется и через тягу 14 отклонит якорь датчика от начального положения, в результате чего дифференциально изменяются воз
душные зазоры и $2 • Скоба 2 црижимается к листу при по
мощи струбцины, которая выполнена также в виде скобы-17, не подвижного ножа 18, опоры качения 19 и пружины 20. Разработан ная конструкция струбцины исключает погрешность измерения за счет проскальзывания ножей.
Принципиальная схема регистрирующего устройства прибора
ИД-1 дядя на рис.4-6. Питание схемы осуществляется от сети переменного тока через стабилизированный источник постоянного напряжения.
Стабилизатор напряжения состоит из трансформатора Т р ,
двухполупериодного выпрямителя на диодах и Л 3 с фильтрующи
ми емкостями |
и С3 , стабилизирующей цепочки, имеющей сопро |
|
тивление /4? |
,стабилитрон Л у , а также полупроводниковый три |
|
од |
. Выцрямительный блок собран по двухполупериоджой схеме |
|
выпрямления с удвоением напряжения и совмещен со схемой фильт ра. Нагрузкой выпрямителя служит стабилизирующая цепочка. Ста билизированный источник постоянного напряжения питается от се ти промышленной частоты напряжением 220 в, на выходе получаем выпрямленное ж стабилизированное напряжение 20в.
Генератор повышенной частоты типа L -С собран по двух тактной схеме на плоскостных триодах £ и £ . Для возбуждения
генератора используется индуктивная обратная связь. Контурная
катушка генератора |
, катушка обратной связи L z и катуш |
ка связи с нагрузкой |
// помещаются на трехсекционном каркаг- |
се в броневом сердечнике типа БЭО. Параметры катушек генера тора, намотанных проводом марки ПЭВ: = 200 , 0 0 ,13 мм;
14-4184
- $ 2 -
= 2x120 |
и W3 = 2x60 .JZ^IIm m . Конденсатор! |
и C g с ка |
тушкой Z j |
образуют резонансный колебательный контур генера |
|
тора. Частота генератора 8 кгц, перестройку частоты в случае
необходимости можно осуществлять за счет изменения индуктивнос ти сердечника, а также подстроечным керамическим конденсатором С р
Сопротивление |
служит для ограничения напряжения на выходе |
|
генератора. |
|
|
Резонансная мостовая измерительная схема состоит из диффе |
||
ренциального датчика с катушками^и |
, резонансных емкостей |
|
С6 и Q и кольцевого двухполупериодного полупроводникового преоб |
||
разователя (выпрямителя) на диодах J l^ |
. В диагональ кольца |
|
включен стрелочный индикаторный прибор Ш , который фиксирует разбаланс моста при перемещении якоря датчика в зависимости от
деформаций. Сопротивление ^ служит для установки "нуля", а $ $
подключаемое тумблером , изменяет чувствительность схемы.
Прибор ИД-1 имеет два идентичных датчика, которые переклю
чателем П .) , по очереди подключаются к одной и той же измери тельной схеме. Электрические параметры дифференциального ИДСЭ на сердечнике BI4:
число витков катушек |
W £ = |
= 500; |
марка провода ПЭВ, |
0,07 мм; |
|
индуктивность катушек |
= |
2,5 мгн; |
омическое сопротивление катушек /4© = 30 ом;
воздушный зазор 2 8 0 |
=1,5 ш ; |
рабочий зазор л 5 |
= 0,7 80 \ |
нелинейность выхода £ «С 1%.
- юз -
Исследования зависимостей показаний индикаторного прибора
|£>4 в микроамперах от перемещений в мм подвижного ножа (якоря)
датчика осуществлялись на специальном тарнровочном устройстве,
с помощью микрометрического винта. Показания отсчитывались с помощью механического стрелочного индикатора по шкале цифер
блата. |
|
Если заданы относительные деформации а € |
- 2 % > 10» |
выбирая базу тензометра, например с = 50 мм, можно найти аб |
|
солютное максимальное перемещение якоря А $ т = А € = |
= //У/*. |
Случайные значения погрешностей прибора ИД-1, рис.4-7 в |
|
точке шкалы для предела измерений относительных деформаций 2$
составили 0,475$ с учетом выражения (3-2).
Основные технические данные прибора ИД-1:
база датчиков |
- 50 мм |
погрешность измерения |
1,6$ |
рабочий диапазон температур |
5 4 35°С |
параметры питающей сети |
50 гц, 220 в |
потребляемая мощность |
25ва |
Габаритные размеры: |
|
регистрирующего устройства |
210x150х105мы |
датчика |
50х40х35ш |
В е с : |
|
регистрирующего устройства |
2,5 н |
датчика |
0,3 н |
Измеритель деформаций ИД-2, рис.4-8,-представляет собой модифицированный прибор ИД-1, в комплект которого входят такие два выносных ИДСЭ о рычажно-механическими приспособлениями для установки на плоских образцах и регистрирующее устройство.
- 105 -
Прибор ПЦ-2 предназначен для обмера плоских листовых об разцов при растяжении толщиной от I до 10 мм и шириной от 10
до 40 мы, закрепленных в захватах машины. С помощью прибора ИД-2 можно под нагрузкой одновременно производить замер! шири ны и толщины образца и строить диаграммы истинных напряжений быстро и достаточно точно.
Датчик ширины прибора ИЩ-2 устанавливается на образце I с
помощью специальных рычажно-механических приспособлений, рис. 4-9.Рычаги 2 шарнирно соединяются между собой осью или призмой
6. С одной стороны на концах рычагов установлены остроконечные нажимные винты 3 с контргайками 4, с помощью которых датчик ширины устанавливается на образце и удерживается за счет пружи ны 5. При выполнении нажимных винтов в виде плоских ножей ока зывается возможным использовать прибор ИД-2 для измерений на образцах толщиной меньше I мм и образцах круглого сечения.
С другой сторюны, рычагов с соотношением плеч 1:1 установ лен ИДСЭ 7, конструкция которого показана в корпусном исполне нии. Корпус датчика через неподвижный шток шарниром 8 соединя ется с одним рычагом. Подвижный шток 9 через тягу II, шарнир 12
соединяется с другим рычагом и фиксируется стопорным винтом 10.
Базой датчика служит расстояние между остриями нажимных винтов. Изменять базу датчика в небольших пределах можно ввин чивая и вывинчивая нажимные винты; изменять базу в больших пре делах можно путем изменения положения тяги II. Для этого стопор ный винт 10 ослабляют, устанавливают нужную базу, а потом сно ва затягивают.
Шарниры 8 и 12 компенсируют заедание подвижного штока дат чика о направляющие корпуса при радиальном перемещении рычагов
- 106 -
Рис.*1-$Датчик ширины прибора ИД-2
Pic.H-tQДатчиктонины прибораИД-2
-107 -
2относительно шарнира 6. Кроме того, снимая оси шарниров 8
и12 можно легко отделить ИДСЭ от рычажно-механических прис
пособлений. Для установки датчика ширины на образце в гори зонтальном положении применяются противовесы 13.
На рис.4-10 представлен датчик толщины прибора ИД-2, кото рый одновременно с датчиком ширины устанавливается на образце под углом 90° к последнему и цринцшшально ничем не отличает
ся. Конструктивное отличие заключается в соотношении плеч рычагов 1:4 относительно шарнира 6, толщина листового образ ца обычно значительно меньше его ширины, следовательно, и
база датчика толщины уменьшена.. Уменьшение толщины образца ориентировочно в 4 раза меньше уменьшения ширины его при растяжении. Поэтоцу, для того чтобы датчики были выполнены идентичными, а показания регистрировались бы по шкале одного и того же индикаторного прибора, чувствительность датчика
толщины была увеличена в 4 раза за счет соотношения |
плеч |
|
рычагов. |
|
|
Прит ш пияльняя схема, |
регистрирующего устройства прибора |
|
ИД-2 приведена выше г л |
рис.4-6. |
|
Кылт выбранбазы датчиков: ширины - 20 мм, толщины - 2 мм.
Из большого количества исследованных образцов материалов типа Д16АТ, В95АТ, ЭОХГСА, СТ20, BTI-2 и др. оказалось, что абсолютное уменьшение ширины образцов в пределах прочности не превышает 1000 микрометров, а абсолютное уменьшение тол
щины образцов не превышает 200 микрометров. В соответствии
с этим была произведена градуировка датчиков. Шкала прибора ИД-2 разградуирована в микроамперах, однако, по этой шкале можно отсчитывать показания абсолютных сужений в микрометрах
- 108 -
для датчика ширины, умножая показания прибора на 10, а
также можно отсчитывать показания абсолютных изменений тол щины также в микрометрах для датчика толщины,' умножая пока зания прибора на 2. Множители Ш и Т нанесены на лицевой пане ли прибора соответственно своему датчику.
Случайные погрешности прибора ИД-2 не превышают 0,5$.
Основные технические данные прибора ИД-2: |
|
база датчика ширины |
10+40мм |
база датчика толщины |
1+Юмм |
погрешность измерения |
+1,5$ |
рабочий диапазон температур |
5+35°С |
параметры питающей сети |
50гц,220в |
потребляемая мощность |
25ва |
Габаритные размеры: |
|
регистрирующего устройства |
210x150x105мм |
датчика ширины |
100x50x15мм |
датчика толщины |
I50x50х15нм |
В е с : |
|
регистрирующего устройства |
25н |
датчика ширины |
0,6 н |
датчика толщины |
О,-75 н |
§ 4-3. Измеритель амплитуды вибраций
Прибор ИАВ предназначен для измерения |
амплитуды вибра |
|
ций поверхностей из стали и ее сплавов. В |
комплект |
прибора |
входит регистрирующее устройство и выносной датчик |
[$ о ]. |
|
Датчик представляет собой измерительную катушку Z j , |
||
которая вместе с №.. 3. витком (экраном) помещается в ферро
- 109 -
магнитный оердечнжк 5 6 - Сердечник заключен в латунный
патрон, который соединяется с микроПетром. Датчик устанавли вается на отдельной штанге вблизи колеблющейся поверхности.
Принципиальная охема регистрирующего устройства М В дана
иа рис.4-11. С блока писания на полупроводниковых триодах 7^0 )
Тц -я стабилизированное напряжение -12в. подается на все каскады прибора.
Задающий генератор, собранный на триоде 7^ по.'трехточеч
ной схеме питает катушку преобразователя частотой 0,1+1,0 мгц,
стабилизированной кварцем. Амплитуда Bi4. напряжения может достигать величины 8+30в в зависимости от точки включения
триода в контур усилителя |
мощности, |
собранного |
на триоде 7^ , |
Эмиттерный повторитель на |
триоде |
служит для |
согласования |
входного и выходного сопротивлений, упомянутых каскадов. Кон тур усилителя мощности настраивается в резонанс на частоту задающего генератора. Через емкость^ энергия подается на Датчик Z j , который настроен в резонанс с помощью подстроеч ного конденсатора С^~
Колеблющаяся поверхность тела в поле датчика изменяет его
параметры, что вызывает модуляцию В.Ч. напряжения. После де тектирования низкочастотное напряжение подается на измеритель ный усилитель, собранный на триоде 7$ . С выхода измерительного усилителя напряжение подается на балансный усилитель, собран
ный на триодах 7^ , 7^ и на усилитель напряжения на триоде
канала записи.
На триодах Т ^ ^ Т д собраны два эыиттерных повторителя,
с нагрузки последнего переменное напряжение, пропорциональное амплитуде вибраций подается на осциллограф Н700. В. диагональ