Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ

УНИВЕРСИТЕТІ

Ақпаратты-өлшеуіш техникасы кафедрасы

№ 7 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫСҚА ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУ

"ДИФФЕРЕНЦИАЛДЫ-ТРАНСФОРМАТОРЛЫҚ ДАТЧИКТЕРДІ ЗЕРТТЕУ"

«Өлшеу және бақылау құралдарымен әдістері » пәні бойынша

160240 «Метрология и метрологиялық қамтамасыздандыру»

мамандық студенттері үшін методикалық нұсқаулар

ҚАРАҒАНДЫ-2006

ЖҰМЫСТЫҢ МАҚСАТЫ - дифференциалды-трансформаторлық сұлбалы КСД-2 аспабының көмегімен үлгілердің қалыңдығын өлшеу.

1.Жалпы мәліметтер

Техникалық өлшеулерде кездесетін өлшемдер диапазонын бірнеше өзіндік топтарға бөлуге болады. Бұл - біріншіден, машина жасауда өлшенетін және бөлшек микрометрден бірнеше метрге дейінгі аралықта жататын өлшемдер.

Екінші топқа мұнай қоймаларындағы, ұшақтар мен автомобильдер бактарындағы жанармай деңгейлерін, элеватордағы астық деңгейін және т.б. анықтауда өлшеу үшін қажетті болатын 100 мм-ден 100 м-ге дейінгі өлшемдерді жатқызуға болады.

Өлшемдердің үшінші тобы – бұл өлшенетін өлшемдер бірнеше метрден артық және бірнеше мыңдаған километрге дейін жететін болғандағы қандай да бір денелердің арасындағы ара қашықтық.

Әр өлшем топтары үшін өз өлшеу әдісі бекітілген. Соған орай, машина жасауда қолданылу аймағы бірінші кестеде келтірілгендей түрлендіргіштер қолданылады.

1- кесте

Түрлендіргіштер түрі	0,1мкм	1мкм	10мкм	100мкм	1мм	10мм	100мм
Реостаттық
Кодтық
Сыйымдылықтық
Индуктивтілік
Электрконтакттық
Тензорезисторлық
Пьезоэлектрлік

Өлшемдерді өлшеуде қолданылған түрлендіргіштер ленталық немесе беттік материалдың қалыңдығын өлшеу үшін де қолданылуы мүмкін. Бірақ, бір бағытта ғана өлшеу объектісі қолайлы болуына байланысты, кейбір жағдайларда қалыңдықты өлшеу жұмысы қиындай түседі.

Мысалы, электролиттік қабықтың, корабль корпусындағы сыр немесе дат қабығының т.с.с. қалыңдығын өлшеу әдістері. Бұндай әдістері орындау үшін ультрадыбыс, магниттік немесе иондау әдістері және оған сәйкес өлшеуіш түрлендіргіштер қолданылады.

2. КСД-2 автоматтық аспабы.

КСД-2 автоматтық аспаптары - газ, бу, сұйықтық шығындарын; артық қысымды; өлшенетін электрлік емес шамаларды электрлік шамаларға түрлендіретін өзара алмасушылы датчиктерді қолданып, өлшенетін сұйықтың және басқа шамалардың деңгейін қашықтан өлшеу, жазу және реттеу үшін арналған. Аспаптардың көрсетулері шкаланың бойындағы сілтеменің көмегімен есептейді және орамға оралатын диаграммалық лентаға жазады.

Дифференциалды-трансформаторлық КСД-2 автоматты аспаптың моделінің электрлік бірбеткей сұлбасы 1-суретте келтірілген.

Датчиктің дифференциалдық трансформаторларының және КСД-2 автоматты аспабының I бастапқы орамалары тізбектей жалғанып, жартылайөткізгіштік күшейткіш трансформатордан 24В айнымалы ток кернеуімен қоректенеді.

II екінші ретті орамалар екі секциядан тұрады және бір біріне қарама-қарсы қосылған. Осылайша, автоматтық аспап пен датчиктің екінші ретті орамалары дифференциялдық сұлба бойынша құрастырылған. Ал сұлба шығысына У жартылайөткізгіштік күшейткіш қосылған.

III қосымша орамасы аспаптың топтамасын жөндеуді қажет ететін дифференциалды-трансформаторлық датчик өзегінің нольдік жағдайын түзету үшін арналған. Бұл орама КСД-2 аспабының дифференциалды-трансформаторлық түрлендіргіш катушкасының орта бөлігінде орналасқан, R1=100 Ом айнымалы кедергісімен шунтталған және датчик пен аспап тың екінші ретті орамаларымен тізбектей жалғанады. Дифференциалды трансформатордың екінші ретті орамасын шунттаушы бөлгіш R2...R4 ара қашықтықты реттеу үшін қолданылады.

Қоршаған орта температурасының өзгеруі кезіндегі дифференциалды трансформатордың екінші ретті орамасы кедергісінің өзгеруінің орнын толықтыру үшін R2 мыс кедергісі қолданылады.

Өлшенетін шаманың дифференциалды-трансформаторлық датчик өзегінің ауысуын шақырады.

Өзектің анықталған бағытта ауысуы екінші ретті ораманың біреуінде кернеудің артуын және екіншісінде кернеудің азаюын серттейді.

Дифференциалды трансформаторлардың бастапқы орамаларының айнымалы кернеумен қоректенуі кезіндегі II орамалары кернеулерінің шамасы мен фазасы катушкалардағы өзектердің жағдайына тәуелді.

Дифференциалды-трансформаторлық датчиктің цилиндрлік өзегі өлшенуші шама датчигінің сильфоны немесе мембранасымен механикалы байланысқан.

Егер дифференциалды-трансформаторлық датчиктің өзегі орта жағдайда болса, дифференциалды-трансформаторлық датчиктің екінші ретті орамаларында индукцияланатын Е₁ және Е₂ ЭҚК-рі тең және бір біріне қарама-қарсы. Екінші ретті орамалардың U₁ ЭҚК-нің айырмашылығы да нольге тең болады, яғни

U₁ = E₁ - E₂ = 0.

Трансформатор өзегі орта жағдайда болған кездегі дифференциалды трансформатордың екінші ретті орамаларында индукцияланатын Е₃ және Е₄ ЭҚК-нің айырмашылығы да нольге тең:

U₂ = E₃ – E₄ = 0.

Сондай-ақ, күшейткіштің кіріс кернеуі нольге тең және дифференциалды-трансформаторлық өлшеуіш сұлба қалыпты жағдайда болады.

Өлшенуші шаманың өзгеруі дифференциалды-трансформаторлық датчик өзегінің жағдайының өзгеруін шақырады және екінші ретті орамаларда индукцияланатын ЭҚК-тер енді өзара тең болмайды. Демек, автоматтық аспаптың дифференциалды-трансформаторлық сұлбасының шығысында келесі кернеу пайда болады:

U = U₁ – U₂.

U үйлестірілмеген кернеуі тізбек кернеуіне қарағанда фазалық бұрышқа ығысқан. Бұл фазалық ығысудың орнын толтыру үшін С4, R5 буыны қолданылады, мұндағы кедергі R5 = 10 кОм, ал сыйымдылық С4 = 0,5 мкФ.

У (УПД3-0,1) күшейткішімен күшейтілген дифференциалды-трансформаторлық аспаптың үйлестірілмеген кернеуі реверсивті асинхронды М1 (РД-09П2) қозғалтқышын іске қосады. Бұл қозғалтқыш К кулачогының көмегімен автоматтық аспаптағы дифференциалды трансформатордың цилиндрлік өзегін автоматтық аспап пен датчиктің дифференциалды трансформаторының II орамаларында индукцияланатын U₁ U₂ кернеулерінің теңдігіне сәйкес жағдайға ауыстырады.

3. Дифференциалдық мембраналы 23582 моделінің ДМ түрлі манометрі.

Дифференциалдық мембраналы 23582 моделді ДМ түрлі манометрі (келесіде дифманометр делінеді) өзара байланысқан индуктивтілікке қатысты айнымалытоқтағы шығу сигналдың стационарлық өлшеу түрлендіргішіндегі түсу қысымының үндесуін көрсетеді.

Дифманометр – шығынды өлшеу қондырғысы (расходомер) ретінде қолданысы:

• Тар қондырғыларда айнымалы қысымның түсу әдісі арқылы газбен су буы және сұйықтың шығынын өлшеу үшін;

• Өлшемдердің түсуі (перепадомеров) вакуумдыметрикалық және шектелген қысымды немесе қысымның түсуін өлшеу үшін;

• Уровнемер (деңгейді өлшеу) шектелген немесе вакуумдыметрикалық қысым мен атмосфералық қысымдағы сұйықтың деңгейін өлшеу үшін арналған.

Дифманометр - өзара байланысқан индуктивтіліктің стандартты сигнал түрінде қабылдай алатын өзара ауыстырымды дифференциалдық – трансыорматорлы аспап ретінде, орталықтандырылған машиналардың бақылауы және т.б ақпаратты қабылдағыштар ретінде қолданылады.

Сұйықтың деңгейін өлшегенде дифманометрді қолдану үшін жоғарғы шектің туындысымен абсолютті мәндердің қосындылары өлшенетін сұйық тығыздығы және онда орналасқан газбен бу 400кгс\м – ден 6,3кгс\м болу керек.

3.1 Техникалық мәліметтер

Техникалық мәліметтер 2 - кестеде берілген.

2 - кесте

Параметрлердің атаулары	Норма
1 Дифманометрдің шектеулі жіберілген жұмысының шектік қысымы, кгс/см	63
2 Жоғарғы шектің өлшемдері мен сұйықты өлшейтін дифманометрдің абсолютті өлшемдердің шектелген мәндері қатардан таңдалады.	40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 см (0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63 м).

3.2 Қондырғысы мен жұмысы

Дифманометрдің жұмыс істеу принципі иілгіш сезімтал элементке өлшенетін қысымның түсуінің әсерімен негізделеді.

23582 түрлі дифманометрінің кесіндісі 1- суретте көрсетілген.

Дифманометрдің сезімтал иілгіш элементі болып мембраналық блок табылады. Мембраналық блок - екі мембраналық қораптан 2 - 5, екі жағынан бекітілген бөлгіш диафрагмадан 4, 3және 7 қақпақтарымен қысылған болттардан 24 тұрады.

Мембрананың профильдері әрбір мембраналық қақпақта бағыттары бойынша сәйкес келеді. Ішіндегі сызықшалары бір-бірімен байланыста болады. Қораптар дистильденген суға толтырылған және герметиздендірілген. Дифференциалды-трансформатордың 10 сердечнигі жоғары мембраналы қораптың 5 штогы және 6 гайкамен байланған, сонымен қатар ішінде ажыратқыш 20 трупканың көмегімен жылжиды. Дифференциалды-трансформатордың 21 катушкасы 22 экранмен жабылған. Экранға бекітілген 11 қадасына (скоба) 18 айнымалы және 12 тұрақты кедергілер орнатылған.

1–сурет. 23582 дифманометрінің кескіні.

Дифференциалды-трансформаторда катушканың түйіні гайканы 9 босатқанда қақпаққа 8 қарай бұрылған 23 штуцердің бұрылысында ажыратқыш трубканың маңында орнатылады.

Дифференциалды-трансформатор 17 колпагымен жабылған. Дифманометрдің оң (төменгі) камерасы төменгі 3 қақпақпен 4 ажыратқыш диафрагманың арасында орналасқан. Ал теріс (жоғарғы) жоғарғы 7 қақпақпен 4 диафрагманың арасында орналасқан. Қысымы 13-19 импульстық трубкалары арқылы анықталады және оған 14 пен 15 запорлы және 16 теңдестіргіш төлкесі орнатылған. Төлкенің маховигінде келесідей белгілер болады: оң камералы вентильдің белгісі “+”, сол камералы вентильдің белгісі “-”, теңдестірушінікі “0”. Диафрагмадағы 4 клапандар дифманометрді толтыру және желдету қызметін атқарады. Байланыс бөлімдерінің кабелін жалғау қызметін- штепсельдік ажыратқыш атқарады.

Дифманометр негізгі бөлікке 1 төрт болтпен бекітіледі. Түсу қысымының әсерінен мембрананың қорабы сығылып, ондағы сұйық кеңейген жоғарғы қорапқа ауысады да дифференциалды трансформатордың сердечнигі орын ауыстырады. Сонымен бірінші және екінші тізбекте өзара байланысқан индуктивтіліктің өзгерісі пайда болады.

Сезімтал элементтің деформациясы мембраналық қораптағы күштермен теңескенше қысымның түсуі кезінде пайда болған күштің әсерінен тоқтамайды. Шектелген номиналды түсу қысымына байланысты дифманометрде белгілі-бір қатты мембраналы қорап орнатылады. Қысым түсуі кезінде мембрананың қорабы бір жақтық артық жүктелуде болса, қорапқа зиян келмейді, өйткені екі мембрана да профиль бойымен жинақталып, түгел сұйықты екінші қорапқа тығыздайды. Осыған орай мембрананың кірісі серпімділік шегінде қалады.

КСД-2 автоматты аспабының пренципиальді электрлік сұлбасы 2 - суретте келтірілген.

2-сурет. КСД-2 автоматты аспабының приннципиальді сұлбасы.