Эталонный ответ контрольного задания № 22

22.1. Электронные конденсаторные частотомеры используются для измерения частоты до 200кГц с основной погрешностью не превышающей 1,5%.

22.2. В основу принципа действия гетеродинных частотомеров положен генераторный метод измерения частоты. Гетеродинные частотомеры применяются для измерения частот выше 100кГц.

22.3. Генераторный метод измерения частоты заключается в ее сравнении с частотой автогенератора, конденсатор контура которого имеет градуировку по частоте. Структурная схема гетеродинного частотомера, использующего этот метод, имеет вид:

22.4. Измерение частоты с помощью конденсаторных частотомеров основано на использовании конденсаторных формирователей, выдающих на индикатор определенное количество электричества Q за каждой период измеряемой частоты. Доза количества электричества представляет собой импульс тока определенной формы, длительности и амплитуды.

Среднее значение тока от поступающих импульсов равно I=Qfx.

Следовательно, по величине среднего тока импульсов можно определить частоту.

22.5. Возможны несколько вариантов упрощенных схем конденсаторных частотомеров:

22.7. Для коммутации аналоговых сигналов в настоящее время наиболее часто применяются ключи на полевых и биполярных транзисторах.

Контрольное задание № 23

Разработать устройство для измерения расхода электропроводной жидкости, протекающей через цилиндрическую немагнитную трубку, если внутренний диаметр трубы - d; средняя скорость жидкости - V. Устройство не должно вносить возмущения в поток жидкости.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

23.1. Какой способ измерения расхода электропроводной жидкости целесообразно использовать в данном случае?

23.2. Объясните принцип действия индукционного расходомера?

23.3. Запишите формулу выходной ЭДС индукционного расходомера, связав ее со скоростью жидкости.

23.4. Можно ли использовать данные расходомеры для измерения пульсирующих и турбулентных потоков жидкости, характеризующихся непостоянством вязкости, концентрации и давления?

23.5. Нарисуйте конструкцию и схему включения индукционного расходометра?

23.6. Влияют ли на показания расходомера физические параметры жидкости или присутствие в ней инородных частиц?

23.7. Какие существуют погрешности по способу числового выражения, характеру причин их вызывающих и условиям эксплуатации?

23.8. Приведите схему преобразователя ток-напряжения на ОУ.

23.9. Как обеспечить работу магнитной цепи расходомера в режиме заданной индукции?

23.10. Чему равно магнитное сопротивление участка магнитопровода расходомера?

1. Душин Е.М. (ред.) Основа метрологии и электрические измерения. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 480с.

2. Хоровиц П., Хим У. Искусство схемотехники, (перевод с англ.). - М.: Мир, 1983.

Эталонный ответ контрольного задания № 23

23.1. В данном случае наиболее целесообразно использовать индукционный способ измерения потока, поскольку жидкость является электропроводной, и этот способ не вносит возмущение в поток жидкости.

23.2. Согласно закону электромагнитной индукции в электрическом проводнике, перемещающемся в магнитном поле, возникает электрическое напряжение. Протекающая жидкость отождествляется с проводником, т.е. она должна обладать определенной минимальной проводимостью. Согласно закону Фарадея, в обладающей электрической проводимостью жидкости, протекающей через магнитное поле, возникает электрическое поле.

23.3. Выходной сигнал расходомера равен: e = В·D·V

где В - магнитная индукция; D - диаметр трубы; V - скорость движения жидкости.

23.4. Можно, т.к. результаты измерения не зависят от температуры, вязкости, концентрации и давления контролируемой среды.

23.6. Результат измерения не зависит от физических параметров жидкости и от наличия в потоке инородных частиц.

23.7. По способу числового выражения погрешности бывают абсолютные, относительные, приведенные; по характеру причин, их вызывающих - систематические, случайные и промахи по условиям эксплуатации - основные и дополнительные.

23.8. Схема преобразователя ток-напряжение на ОУ имеет следующий вид:

23.9. Для того, чтобы обеспечить режим заданной индукции для магнитной цепи расходомера, необходимо питать обмотку от источника напряжения.

23.10. Магнитное сопротивление участка магнитопровода равно: ,

где: L – длина участка; S – площадь участка; μ₀ – магнитная проницаемость вакуума; μ – относительная магнитная проницаемость.