1 Принципы построения преобразователей неэлектрических величин (пнв)

Применение электрических приборов для измерения неэлектрических величин. При контроле технологических процессов, а также при научных исследованиях приходится производить измерения различных физических величин, в том числе и неэлектрических. Разновидностей электрических приборов для измерения неэлектрических величин значительно больше, чем приборов для измерения электрических величин. Это объясняется тем, что контролируемых неэлектрических величин значительно больше, чем электрических. Даже краткое перечисление групп неэлектрических величин, которые измеряются электрическими приборами, показывает большое разнообразие этих величин, а следовательно, методов и приборов для измерения.

Приведем перечень групп неэлектрических величин.

1 Тепловые величины (температура, количество тепла).

2 Механические и геометрические величины (сила, момент сил, напряжение, деформация, перемещение, скорость, ускорение, размер, количество, расход, уровень).

3 Промежутки времени.

4 Величины, характеризующие излучения (поток излучения, спектральный состав).

5 Энергия и мощность (неэлектрические), коэффициент полезного действия.

6 Величины, характеризующие свойства вещества, материалов, изделий их состав и т. д.

Наиболее важные причины широкого применения электрических приборов для измерения неэлектрических величин заключаются в следующем:

а) электроизмерительные приборы лучше неэлектрических приборов позволяют осуществлять дистанционные измерения, благодаря чему обеспечиваются измерения в одном месте различных по своей природе параметров, контролируемых нередко в территориально удаленных друг от друга и недоступных для наблюдения точках;

б) электроизмерительные приборы легче поддаются автоматизации, что значительно улучшает их качество. Автоматизация полностью или в значительной мере исключает субъективные свойства оператора. В электроизмерительных приборах имеются широкие возможности для автоматического и непрерывного проведения математических операций над результатами измерений, что позволяет автоматически вводить в результаты измерений поправки, интегрировать, дифференцировать результат и т. д;

в) электроизмерительные приборы более удобны, чем неэлектрические для решения задач автоматического управления;

г) электроизмерительные приборы дают возможность регистрировать как очень медленно меняющиеся величины, так и быстро меняющиеся (например, с помощью электронного осциллографа), имеют широкий диапазон пределов измерения как в сторону весьма больших значений, так и в сторону весьма малых значений измеряемой величины.

Структурные схемы электрических приборов для измерения неэлектрических величин. Электрические приборы для измерения неэлектрических величин отличаются от подобных приборов для измерения электрических величин тем, что они обязательно содержат измерительный преобразователь неэлектрической величины в электрическую, которая измеряется.

Измерительный преобразователь неэлектрической величины в электрическую устанавливает однозначную функциональную зависимость выходной электрической величины (ЭДС, сопротивления и т. д.) от входной измеряемой неэлектрической величины (температуры, перемещения и т. д.).

На рисунке 1.1 показана упрощенная структурная схема электрического прибора для измерения неэлектрической величины. Измеряемая неэлектрическая величина Х подается на вход первичного преобразователя ПП. Выходная величина преобразуется вторичным промежуточным преобразователем в электрическую величину Y, которая измеряется электрическим измерительным устройством ИП. Схема и принцип действия электрического измерительного устройства определяются требованиями при измерении выходной величины измерительного преобразователя. Электрическое измерительное устройство может быть выполнено как по схеме прямого преобразования, так и по схеме компенсационного преобразования.

ПП – первичный измерительный преобразователь; ВП – вторичный преобразователь; ИП – измерительный прибор

Рисунок 1.1 − Структурная схема преобразования неэлектрической величины в электрическую

Таким образом, в зависимости от электрической величины и требований, предъявляемых к прибору, электрическое измерительное устройство может быть различной степени сложности. В одном случае, это будет, например, магнитоэлектрический милливольтметр, а в другом − автоматический потенциометр или цифровой измерительный прибор. Обычно шкала отсчетного устройства электрического измерительного устройства градуируется в единицах измеряемой неэлектрической величины.

На рассматриваемой структурной схеме не указаны вспомогательные узлы (например, блоки питания).

Электрические приборы для измерения неэлектрических величин могут быть не только аналоговыми, о которых говорилось выше, но и цифровыми.

44