книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

где kx и ky — число касаний соответственно горизон­ тальной и вертикальной касательных линий.

Способ сравнения частот с помощью осциллографа очень точен. Однако им удобно пользоваться только в тех случаях, когда отношение частот не превышает при­ мерно 10 : 1 и при условии весьма хорошей стабильности частот подводимых напряжений. В противном случае на экране получается густая и сложная сетка, которая, кро­

ме того, движется.

при измерениях методами сравнения, как правило, ис­ пользуются звуковые генераторы или сеть переменного тока стабильной частоты.

§ 15.7. ИЗМЕРЕНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

При электротехнических и особенно радиотехнических измерениях широко применяются универсальные электро­ измерительные приборы, в частности ампервольтомметры и вольтомметры. Они представляют собой комбинирован­ ные приборы выпрямительной системы, предназначенные для измерения сил токов, напряжений и электрических сопротивлений, а некоторые из них и для измерения ем-

330

кости, уровня передачи, усиления и затухания. Они обыч­ но выпускаются в виде компактных переносных приборов различных типов. Наиболее распространенными и совер­ шенными являются ампервольтомметри типа ВК7-1 и типа Ц различных модификаций.

Прибор ВК7-1 (рис. 15.26) предназначается для изме­ рения напряжения постоянного тока (от 0,1 до 1000 В) и напряжения переменного тока (от 0,1 до 1000 В при ча-

общий вид прибора Ц56, который предназначается для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока частотой от 45 до 10 000 Гц и сопро­ тивления постоянному току и имеет 38 диапазонов изме­ рений. Приборы Ц55 и Ц57 предназначаются для изме­ рения силы тока и напряжения в цепях постоянного и пе-

331

ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ

МАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

§ 16.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Магнитные измерения и измерения неэлектрических величин электрическими методами неразрывно связаны с электрическими измерениями. При измерении любой маг­ нитной или неэлектрической величины фактически изме­ ряется та или иная электрическая величина, по значению которой оценивается измеряемая величина. Это расши­ ряет диапазон измерений, повышает точность измерений и дает возможность передавать результат измерений на значительное расстояние.

Магнитные измерения разнообразны. Они произво­ дятся при определении магнитных свойств материалов, при рассмотрении магнитного поля электрических машин и аппаратов, а также при исследовании магнитных полей Земли и корабля. Магнитные измерения являются состав­ ной частью ряда неэлектрических измерений.

Область измерения неэлектрических величин электри­ ческими методами неограниченна. Этими методами мож­ но измерять любые неэлектрические величины — механи­ ческие, акустические, оптические, тепловые, химические и другие, известные человеку. Применение электрических методов измерения неэлектрических величин позволяет производить измерения с высокой точностью и на значи­ тельных расстояниях, обеспечивать комплексное решение задач автоматического контроля совместно с задачами автоматической сигнализации, автоматического управле-

333

ния и автоматического регулирования, легко производить записи графиков измеряемой величины и контролировать быстро протекающие процессы.

§ 16.2. МЕТОДЫ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Основными магнитными величинами, которые чаще всего встречаются в практике магнитных измерений, яв­ ляются магнитный поток, магнитная индукция, магнито­ движущая сила и напряженность магнитного поля. Рас­ смотрим методы измерения некоторых из этих величин.

ставляет собой переносной стрелочный прибор магнито­ электрической системы, имеющий две катушки: рабочую / и вспомогательную 2. Вспомогательная катушка обычно

Объясняется это тем, что флюксметр не имеет противо­ действующего момента. Поэтому его стрелка остается не­ подвижной в любой точке шкалы. Шкала прибора равно­ мерная, зеркальная, неименованная. Прибор снабжен ар­ ретиром для фиксации стрелки-указателя.

При измерении к флюксметру присоединяют измери­ тельную катушку S. Переключатель ставят в положе­ ние «Измерение» и перемещают измерительную катушку относительно потока или поток относительно катушки. По отклонению стрелки отсчитывают число делений отброса. Величину магнитного потока Ф определяют по выра­ жению

334

Принцип действия флюксметра основан на инерцион­ ности магнитного потока, т. е. на свойстве магнитного по­ тока замкнутого электрического контура сохранять неиз­ менной свою величину.

Действительно, при изменении, например уменьшении, магнитного потока в измерительной катушке на такую

Рис. 16.1. Схема измерения магнитного потока флюксметром

же величину должен возрасти магнитный поток подвиж­ ной катушки флюксметра. В результате возникнут элек­ тромагнитные силы, которые вызовут поворот катушки флюксметра на такой угол, при котором произойдет уве­ личение магнитного потока в катушке флюксметра и тем самым будет скомпенсировано уменьшение полного маг­ нитного потока замкнутого контура системы. *В итоге угол отклонения стрелки флюксметра пропорционален из­ менению магнитного потока, пронизывающего измери­ тельную катушку.

335

Определение магнитной индукции можно произвести, присоединив измерительную катушку к флюксметру и выполнив операции при определении магнитного потока. Если при этом поле однородное и вектор магнитной ин­ дукции составляет нормаль с плоскостью измерительной катушки, то в соответствии с (16.1) найдем

где S — площадь измерительной катушки; Сф — постоянная флюксметра.

По данным подобных измерений может быть опре­ делена и напряженность поля

где [IQSWK — постоянная измерительной катушки, опре­ деляемая предварительно.

§ 16.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Приборы, применяемые для измерения неэлектриче­ ских величин электрическими методами, весьма разнооб­ разны. Однако каждый такой прибор имеет две основные части: устройство для преобразования неэлектрической величины в электрическую и измерительный прибор для непосредственного отсчета или регистрации измеряемой величины. В более сложных приборах, кроме того, могут

преобразователи могут быть разделены на две основные группы: а) генераторные датчики, в которых измеряемая неэлектрическая величина преобразуется в э. д. с, зна­ чение которой функционально связано с измеряемой ве­ личиной, и б) параметрические датчики, в которых изме-

336

явлении электромагнитной индукции; они применяются для измерения скорости линейных и угловых перемеще­ ний; 2) термоэлектрические преобразователи, основанные на термоэлектрическом эффекте, возникающем в цепи термопары в зависимости от разности температур рабо­

ские преобразователи, основанные на пьезоэлектрическом эффекте, заключающемся в создании э. д. с. при воздей­

Основными параметрическими преобразователями яв­ ляются: 1) реостатные преобразователи, основанные на изменении величины сопротивления реостата под воздей­ ствием измеряемой неэлектрической величины; они ис­ пользуются обычно для измерений уровня и объема жид­ костей, перемещения и т. д.; 2) проволочные преобразо­ ватели, основанные на изменении электрического сопро­ тивления проволоки при ее деформации под воздей­ ствием измеряемой величины; они применяются для из­ мерений давлений, механических деформаций и т. д.;

3) термочувствительные преобразователи, основанные на зависимости электрического сопротивления проводника от температуры; они применяются для измерения темпера­ туры, скорости движения воздуха, состава газа и т. д.;

4) электролитические преобразователи, основанные на за­ висимости электрического сопротивления электролита от его концентрации; они применяются для измерения плот­ ности электролита, количественного анализа жидкости и газа; 5) индуктивные преобразователи, основанные на из­ менении индуктивности преобразователя при перемеще­ нии отдельных его частей под действием измеряемой ве­ личины; они применяются для измерения механических величин: силы, давления, линейного перемещения; 6) ем­ костные преобразователи, основанные на изменении ем­ кости преобразователя под воздействием измеряемой ве­ личины; они находят применение для измерения линей-

Ных и угловых перемещений, силы и других механиче­ ских величин; 7) преобразователи контактного сопротив­ ления, основанные на изменении контактного сопротив­ ления под воздействием измеряемой величины; они обыч­ но применяются для измерения давлений и механических деформаций; 8) фотоэлектрические преобразователи, ос­ нованные на принципе изменения сопротивления и, сле­ довательно, получения фототока под действием светово­ го потока, зависящего от измеряемой величины; они при­ меняются для измерения линейных размеров, прозрачно-

Электри­ Датчик ческая Игмвр.

схема

прибор

Источник

питания

под действием тока и других факторов; они применяют­ ся, в частности, для анализа газа и определения геомет­ рических размеров изделий. Существует и много других типов измерительных преобразователей.

В качестве измерительных приборов используются гальванометры, вольтметры и другие приборы, шкалы которых градуируются обычно в единицах измеряемой не­ электрической величины.

На рис. 16.2 приведена структурная схема прибора для измерения неэлектрических величин электрическими методами. В состав этого прибора входят датчик, изме­ рительный прибор, электрическая схема и источник пи­ тания.

§ 16.4. И З М Е Р Е Н И Е М Е Х А Н И Ч Е С К И Х В Е Л И Ч И Н

Электрические методы измерения механических вели­ чин широко распространены. При этих измерениях ис-

338