- •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
Электромеханические приборы с преобразователями
Высокая чувствительность и точность, малое собственное по- требление энергии и другие положительные свойства магнито- электрических приборов выгодно отличают их от других элек- тромеханических приборов. Задача использования их для изме- рений в цепях переменного тока решена путем преобразования переменного тока в постоянный с помощью преобразователей. В соответствии с используемым преобразователем, приборы назы- вают выпрямительными, термоэлектрическими, электронными.
Выпрямительные приборы. Они представляют собой соче- тание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрическо- го ИП. В качестве преобразователей (выпрямителей) использу- ются полупроводниковые выпрямители (диоды) на основе крем- ния или германия. В зависимости от числа применяемых диодов и схемы их включения осуществляется одно- и двухполупериод- ное выпрямление (преобразование) переменного тока. В цепи од- нополупериолного выпрямления (рис. 2.11, а) ток через измери- тель (микроамперметр), включенный последовательно с диодом VD1, протекает только в положительный полупериод напряжения U(t). В отрицательный полупериод ток протекает через диод VD2. Подвижная часть магнитоэлектрического микроамперметра из-за своей инерционности реагирует на среднее значение момента:
1 T / 2
Mвр T
mt dt ,
0
где mt – мгновенное значение вращающего момента.
VD1
µA
µA
VD2
VD3 VD4
~
а б
Рис. 2.11. Схемы включения однополупериодного (а) и двухполупериодного (б) выпрямителей
Используя выражение (2.5), определим:
Mвр
1 T / 2
Bt Swi( t )dt
1
BSwIср .
T 0 2
Приравнивая Мвр к Мпр получим выражение для уравнения преобразования прибора
1 BSw
. (2.34)
2 W Iср
Шкалу прибора градуируют обычно в действующих значениях синусоидального тока Iд, тогда выражение (2.34) принимает вид
BSw I
W Kф
0,45 BSwI , (2.35)
W
где Кф– коэффициент формы для синусоиды, Кф= I/ I ср = 1,11.
В цепи двухполупериодного выпрямления (рис. 2.11, б) ток через измеритель (микроампермстр) протекает в одном и том же направлении оба полупериода:
2 T / 2
2 T / 2
Mвр T
mt dt
T
Bt Swi( t )dt BSwIср .
0
Для этого случая уравнение преобразования прибора будет:
0.9BSwI / W , (2.36)
Д о с т о и н с т в а : высокая чувствительность, малое собствен- ное потребление мощности, широкий частотный диапазон —
возможность работы без частотной компенсации на частотах до 2000 Гц, с частотной компенсацией – до 20 кГц.
Н е д о с т а т к и : зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения, необходимостьвведениячастотной и температурной компенсации, невысокая точность(1,0; 1,5; 2,5; 4,0) из-за нелинейности вольт-амперных характеристик диодов.
П р и м е н е н и е : выпрямительные приборы широко исполь- зуются в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжения и сопротивления – ампервольтомметры (авометры). Диапазон измерений по току 0,2 мА...6 А, по напряжению0,2 мВ...600 В.
Термоэлектрические приборы. Эти приборы представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством итермоэлектрическогопреобразователя.Термо- электрический преобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток. Нагреватель обычно изготавливается из материала с большим удельным сопротивлением (нихром, константан, вольфрам) с до- пустимой температурой 600... 800 °С Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термо-ЭДС, обладающие устойчивыми термоэлектрическими характеристиками (хромель– копель, медь–копель и др.).
Различают контактные термоэлектрические преобразователи, у которых горячий спай термопары 2 приварен к нагревателю 1 (рис. 2.12, а), ибесконтактные термоэлектрические преобразо- ватели (рис. 2.12, б), у которых нагреватель 1 и горячий спай раз- делены изолятором 3 (каплей стекла), что уменьшает чувстви- тельность и увеличивает инерционность преобразователя. Пре- имуществом бесконтактных преобразователей является изоляция
цепи термопары от нагревателя и возможность создания термоба- тарей (рис. 2.12, в).
Е Е
2 2
1 1 3
Ix Ix
Е
Ix
а б в
Рис. 2.12. Контактные (а), бесконтактные (б) термопреобразователи и термобатарея (в): 1 – нагреватель; 2 – термопара; 3 – капля стекла
Под действием теплоты, выделяемой нагревателем, и при разности температур горячего и холодного спаев термопары возникает термо-ЭДС, пропорциональная величине тока, про- текающего по нагревателю, и измеряемая магнитоэлектриче- ским ИМ.
Д о с т о и н с т в а : малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока, высокий частотный диапазон (10 Гц... 100 МГц), класс точности 0,5; 1,0 и ниже, диапазоны измерения по току 100 мА...10 А, по напряжению – 0,75 В...50 В, низкое входное сопротивление (200...300 Ом).
Н е д о с т а т к и : малая перегрузочная способность, зависи- мость показаний от температуры окружающей среды, низкая чув- ствительность, большое собственное потребление мощности, ограниченный срок работы, неравномерная шкала.
П р и м е н е н и е : термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.