- •Рецензенты:
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основныепонятияи определения измерительной техники
- •Основные понятия и определения метрологии
- •Единицы физических величин
- •Классификация и методы измерений
- •Классификация средств измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Классификация погрешностей
- •Модели измерительного процесса
- •Систематические погрешности
- •Случайные погрешности
- •Обработка результатов измерений
- •Суммирование погрешностей
- •Формы записи результатов измерений
- •Глава 2. Технические средства измерений электрических величин
- •Электромеханические измерительные приборы
- •Электромагнитные измерительные приборы
- •Электродинамические измерительные приборы
- •Ферродинамические измерительные приборы
- •Электростатические измерительные приборы
- •Индукционные измерительные приборы
- •Электромеханические приборы с преобразователями
- •Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •Измерительные трансформаторы переменного тока
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Основными параметрами трансформатора напряжения
- •Электронные измерительные приборы
- •Электронные вольтметры постоянного тока
- •Электронные вольтметры переменного тока
- •Электронный вольтметр среднего значения
- •Амплитудный электронный вольтметр (диодно- конденсаторный)
- •Электронный вольтметр действующего значения.
- •Электронный омметр
- •Цифровые измерительные приборы
- •Измерительные мосты и компенсаторы
- •Компенсаторы постоянного тока
- •Компенсаторы переменного тока
- •Автоматические компенсаторы постоянного тока
- •Мосты переменного тока
- •Глава 3. Общие сведения об измерении неэлектрических величин
- •Схемы включения преобразователей в мостовые схемы
- •Динамические свойства преобразователей
- •Классификация измерительных преобразователей
- •Глава 4. Параметрические преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Тепловые преобразователи
- •Погрешности термоанемометра
- •Погрешности газоанализатора.
- •Ионизационные преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Тензорезистивные преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Магнитоупругие преобразователи
- •Погрешности магнитоупругих преобразователей
- •Применение магнитоупругих преобразователей
- •Генераторные преобразователи
- •Гальванические преобразователи
- •Глава 5. Классификация ацп, методыпреобразования и построения ацп
- •Аналого-цифровое преобразование сигналов
- •Классификация ацп
- •Классификация ацп по методам преобразования
- •Метод последовательного счета
- •Метод поразрядного уравновешивания
- •Метод одновременного считывания
- •Построение ацп
- •Сравнительные характеристики ацп различной архитек- туры
- •Параметры ацп и режимы их работы
- •Максимальная потребляемая или рассеиваемая мощность
- •Глава 6. Измерительные информационные системы
- •Стадии проектирования иис:
- •Роль информационных процессов
- •Виды и структуры измерительных информационных систем
- •Основные компоненты измерительных информационных систем
- •Математические модели и алгоритмы измерений для измерительных информационных систем
- •Нет Корректировка алгоритма измерения Измерение
- •Разновидности измерительных информационных систем
- •Многоточечные (последовательно-параллельного дей- ствия) ис
- •Аппроксимирующие измерительные системы (аис).
- •Телеизмерительные системы
- •Системы автоматического контроля
- •Системы технической диагностики
- •Системы распознавания образов
- •Особенности проектирования измерительных информационных систем
- •Интерфейсы информационно-измерительных систем
- •Заключение
- •Список литературы
- •Основные и производные единицы Основные единицы измерения
- •Приборы для измерения электрической мощности и количества электричества
- •Приборы для измерения электрического сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности
- •И угла сдвига фаз
- •Прочие электроизмерительные приборы
- •Электронные измерительные приборы и устройства
- •Средства измерений и автоматизации
- •ГосТы, осТы и нормативные документы иис
Электромагнитные измерительные приборы
В электромагнитных измерительных приборах (ЭМИП) для перемещения подвижной части используется энергия магнитного поля системы, состоящей из катушки с измеряемым током и од- ного или нескольких сердечников, выполненных из ферромаг- нитных материалов.
5
4
6
3
2
1
Рис. 2.7. Схема устройства электромагнитного прибора:
1 – ось; 2 – спиральная пружина; 3 – катушка; 4 – стрелка;
5 – сердечник; 6 – успокоитель
Получили распространение три конструкции ЭМИП: с плос- кой катушкой; с круглой катушкой; с замкнутым магнитопрово- дом. В ЭМИП с плоской катушкой (рис. 2.7) сердечник 5 из пермаллоя под действием сил поля втягивается в узкий воздуш- ный зазор катушки 3 с обмоткой из медного провода. Ось 1 сер- дечника 5 со стрелкой 4, спиральной пружиной 2 и подвижной частью успокоителя 6 крепится на опорах или растяжках. Успо- коители в ЭМИП могут быть воздушные, жидкостные или магни- тоиндукционные.
Энергия электромагнитного поля катушки с током I выража- ется формулой
I 2 L
WM . (2.23)
2
Используя выражение (2.1), можно записать:
M 1 I 2 dL . (2.24)
вр 2 d
Приравнивая вращающий момент и противодействующий мо- менты, получим:
W 1 I 2 dL . (2.25)
2 d
Из выражения (2.25) получаем уравнение преобразования для ЭМИП:
1 2W
I 2 dL
d
(2.26)
где W – удельный противодействующий момент пружины.
Из выражения (2.26) видно, что шкала электромагнитного прибора квадратичная. Конструктивно добиваются равномерно- сти шкалы, начиная с 1/5 части верхнего предела измерения.
Д о с т о и н с т в а : простота конструкции и высокая надеж- ность, хорошая перегрузочная способность, возможность работы в цепях достоянного и переменного токов, классы точности 1,0;
1,5; 2,5; частотный диапазон 45 Гц... 10 кГц; диапазон измерения по току 0,005…300 А (при прямом включении) и до 20 000 А с измерительным трансформатором тока (ИТТ); диапазон измере- ния по напряжению 1,5...60 В (при прямом включении) и до 6000 В с измерительным трансформатором напряжения(ИТН).
Н е д о с т а т к и : большое собственноепотребление энергии, невысокая чувствительность, неравномерная шкала, влияние внешних магнитных и температурных полей, частоты питающего напряжения на показанияЭМИП.
П р и м е н е н и е : электромагнитные приборы используют в качестве амперметров, вольтметров, фазометров, частотомеров, генриметров и фарадометров.
Расширение пределов по току – секционирование и использо- вание ИТТ, по напряжению – секционирование, применение до- бавочного резистора и ИТН.
Электродинамические измерительные приборы
В электродинамических измерительных приборах (ЭДИП) для перемещения подвижной части используется энергия системы, состоящей из подвижной и неподвижной рамок с токами.
Неподвижная часть может иметь одну, чаще две катушки, со- единенные между собой параллельно или последовательно, намо- танные медным проводом, внутри которых располагается подвиж- ная катушка, обычно бескаркасная. Для ее включения в цепь изме- ряемого тока используются пружинки или растяжки. Успокоение подвижной части – воздушное или магнитоиндукционное (рис. 2.8).
Внутри неподвижной катушки 1 вращается укрепленная на оси подвижная катушка 2. Ток к ней подводится по спиральным токоподводящим пружинам, служащим одновременно для созда- ния противодействующего момента.
Электромагнитная энергия системы двух катушек с токами I1
и I2:
W 1 L I 2 1 L I 2 MI I ,
M 2 1 1
2 2 2 1 2
где L1 и L2 – индуктивности неподвижной и подвижной катушек;
М – взаимная индуктивность.
1
I1 I1 I2
I2 2
Рис. 2.8. Схема устройства электродинамического прибора: 1 – неподвижная катушка; 2 – подвижная катушка
Индуктивности катушек L1 и L2 не зависят от положения в пространстве, поэтому первые два слагаемых равны нулю. Таким образом, получим следующее выражение для Мвр:
M dWM
I I 2 dM
вр d
1 2 .
d
Приравнивая вращающий и противодействующий моменты, имеем:
W I I
dM .
1 2 d
Отсюда получаем уравнение преобразования ЭДИП в виде:
1 I I
dM .
W 1 2 d
Учитывая, что взаимная индуктивность М катушек зависит от положения подвижной катушки относительно неподвижной, можно представить уравнение преобразования в общем виде:
1
I1I2 f () . (2.27)
W
Уравнение (2.27) действительно для случая работы ЭДИП на постоянном токе. На переменном токе показания ЭДИП зависят от произведения действующих значений токов I1 и I2 и от сдвига по фазе междуэтими токами:
f () I I
cos . (2.28)
W 1 2
Д о с т о и н с т в а : используются в цепях постоянного и пере- менного токов, классы точности 0,05; 0,1; 0,2. Диапазон измере- ний на постоянном токе 0,015...10 А (прямое включение), на пе- ременном токе 0,005...200 А (прямое включение), до 600 А с ИТТ; измерения постоянного напряжения 1,5...600 В (прямое включение), 7,5...6000 В с Rдоб переменного тока до 30 000 В с ИТН; частотный диапазон до 40 кГц.
Н е д о с т а т к и : большое собственноепотребление энергии, шкала неравномерная, невысокая чувствительность, имеют ма- лую перегрузочную способность, недопустимы тряски и вибра- ции. Имеют сложную конструкцию и высокую стоимость, на по- казания этих приборов влияют внешние магнитные поля, темпе- ратура и частота питающего напряжения.
П р и м е н е н и е : электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров (для расшире- ния пределов измерения применяют секционирование катушек, Rдоб, ИТТ и ИТН), частотомеров, фазометров (на принципе лого- метров).