Методи вимірювання неелектричних величин

Метод безпосередньої оцінки дозволяє отримати результат вимірювання шляхом послідовного перетворення вимірюваної величини у величину, пропорційну відхиленню рухомої частини покажчика.

Рис. 1.1. Структурна схема методу безпосереднього вимірювання

На мал. 1.1 показана структурна схема безпосереднього вимірювання неелектричної величини x.ПеретворювачПр перетворить величинуx в електричний сигналЭ.Цей сигнал, у свою чергу, за допомогою вимірювального пристрою (вимірювального ланцюга) перетвориться у функціюЭ_i.Струм відхиляє покажчик на кутα.

Метод порівняння характеризується наявністю двох ланцюжків вимірювання (мал. 1.2), в одну з яких включається робочий перетворювачПр_Х,а в іншу – зразковийПр_N. Вимірювальний пристрій, виконаний у вигляді різницевої ланки, виробляє сигналΔЭ,пропорційний різниці між вимірюваною величиноюx і еталонною величиноюN. По сигналу різниціΔЭ відградуйований покажчик α.

Рис. 1.2. Структурна схема методу порівняння

Компенсаційний метод (мал. 1.3) полягає в компенсації вимірюваної величиних такою же по характеру величиноюxk, одержуваної за допомогою перетворювача, включеного в ланцюг зворотного перетворення. Момент компенсаціїx уловлюється нуль-індикатором.

Рис. 1.3. Структурна схема компенсаційного методу

За допомогою регулюючого пристрою змінюється величина електричного сигналу Э.Частина цього сигналу відбирається в ланцюг зворотного перетворення для зміни величини, щокомпенсує, xk. По величині сигналуЭ, виміряного відхиленням покажчика α, судять про значення неелектричної величиних.Компенсаційний метод є найбільш точним з перерахованих методів виміру.

Залежно від принципу дії розрізняють різні системи електровимірювальних приладів. Прилади однієї системи мають однаковий принцип дії. Існують наступні основні системи приладів: магнітоелектрична, електромагнітна, електродинамічна, індукційна.

3.3. Магнітоелектрична система

Прилади цієї системи (мал. 3.3.1) містять постійний магніт - 1, до якого кріпляться полюси - 2. У міжполюсному просторі розташований сталевий циліндр - 3 з вклеєною в нього рамкою - 4. Струм у рамку подається через дві спіральні пружини -5. Принцип дії приладу заснований на взаємодії струму в рамці з магнітним полем полюсів.

Ця взаємодія викликає обертаючий момент, під дією якого рамка й разом з нею циліндр повернуться на кут Спіральна пружина, у свою чергу, викликає протидіючий момент. Тому що обертаючий момент пропорційний струму, а протидіючий момент пропорційний куту закручування пружин, то можна написати:

де k і D - коефіцієнти пропорційності. З написаного слідує, що кут повороту рамки

а струм у котушці

α

де - чутливість приладу до струму, яка визначається числом поділок шкали, що відповідає одиниці струму;C_I - постійна по струму, відома для кожного приладу. Отже, вимірюваний струм можна визначити добутком кута повороту (відлічується по шкалі) і постійної по струму C_I. До переваг цієї системи відносять високу точність і чутливість, мале споживання енергії. З недоліків слід відзначити складність конструкції, чутливість до перевантажень, можливість вимірювати тільки постійний струм (без додаткових засобів).