Практическая работа № 10. Электрические измерения неэлектрических величин.

В большинстве случаев целесообразно измерять неэлектрические величины электрическими приборами (рис. 1). Электрические приборы для измерения неэлектрических величин обязательно содержат измерительный преобразователь неэлектрической величины в электрическую.

Рис. 1. Упрощенная структурная схема электрического прибора для измерения неэлектрической величины: x – измеряемая неэлектрическая величина; y – выходная неэлектрическая величина; ЭИУ – электрическое измерительное устройство; ИП – измерительный прибор

Виды измерительных преобразователей

а) Реостатные измерительные преобразователи (рис 2).

Представляют собой реостат, щетка которого перемещается под воздействием измеряемой неэлектрической величины.

Рис 2. Устройство реостатного преобразователя для измерения угловых перемещений

Выходной параметр реостатных измерительных преобразователей–сопротивление –измеряется обычно с помощью мостовой схемы.

Реостатные измерительные преобразователи применяются для измерения угловых и линейных перемещений и тех величин, которые могут быть преобразованы в эти перемещения (усилия, давления, уровни и объемы жидкости и т.д.).

Применяются для измерения угловых и линейных перемещений.

б) Тензорезисторы (рис. 3).

Работа тензорезисторов основана на зависимости электрического сопротивления проводника от создаваемого в нем механического напряжения.

Рис. 3 .Устройство проволочного тензорезистора: 1 – плоская бумага (подложка); 2 – тонкая зигзагообразная проволока; 3 – выводы.

Применяются для измерения сил, давлений, вращающих моментов, ускорений.

В) Электромагнитные измерительные механизмы.

Делятся на индуктивные и трансформаторные измерительные преобразователи:

1. Индуктивный измерительные механизм (рис. 4) представляет собой электромагнит с обмоткой и подвижным якорем, перемещающимся под действием измеряемой величины.

Рисунок 4. Индуктивные преобразователи:

а) одинарный индуктивный; б) дифференциальный индуктивный.

2. Трансформаторный измерительный преобразователь (рис. 5) состоит из двух секций первичной обмотки, которые включены согласованно и по ним пропускается переменный ток, и двух секций вторичной обмотки, которые включены встречно.

Рис. 5. Трансформаторный дифференциальный преобразователь

Применяются в микромерах, уровнемерах, в приборах для измерения усилий, давлений.

г) Электростатические измерительные преобразователи (рис. 6).

К ним относятся измерительные преобразователи, у которых электрическая емкость или диэлектрические потери изменяются под действием измеряемой величины.

Рис. 6. Емкостные преобразователи:

а) одинарный; б) дифференциальный

Преобразователи представляют собой конденсатор, одна из пластин которого перемещается под действием измеряемой величины.

Применяются для измерения уровня жидкости, влажности веществ.

д) Термоэлектрические преобразователи (рис. 7).

Принцип действия измерительного преобразователя основан на термоэлектрическом эффекте, который заключается в том, что при соединении двух разнородных металлов возникает термо-ЭДС, зависящая от температуры места соединения металлов.

Рис 7. Схема включения прибора в цепь термопары: 1 – точка соединения термоэлектродов; 2, 2’ – свободные концы

Применяются при измерении высоких температур.