Часть 2. Поверка амперметра

Певерка амперметра заключается в сравнении показаний ам­перметра 1а с действительным значением тока I, протекающего через амперметр. Последовательно с поверяемым амперметром включается образцовый резистор с сопротивлением R₀. По этой цепи пропускает­ся ток, а напряжение V₀ на потенциальных выводах Ro измеряется компенсатором. Действительное значение тока находят как отноше­ние результата измерения £/₀ к сопротивлению Ro (/ = UJRc).

Задание 2

1. Ознакомиться с приборами, предназначенными для выполне­ния работы, и указаниями по нх эксплуатации. Внести в протокол паспортные данные приборов.

2. Проверить возможность применения имеющейся аппаратуры для решения поставленной измерительной задачи.

3 Зарисовать принципиальную схему включения приборов.

4. Собрать схему и показать ее для проверки руководителю.

5. Произвести поверку всех числовых отметок шкалы ампермет­ра. Для этого регулировкой тока установить указатель амперметра точно на нужную отметку шкалы и компенсатором измерить зна­чение U_c; указанную процедуру выполнить на всех числовых отмет­ках шкалы.

6. Определить абсолютные погрешности Д, приведенные погреш­ности в процентах у, а также поправки — Д для поверяемого ампер­метра по формулам

'N

где In — нормирующее значение амперметра.

4. Результаты наблюдений и расчетов представить в виде таб­лицы (табл. 6 4).

Таблица 6.4

№ наблюде­ний	Показания амперметра /л, А	Значения		Действи­тельное значение тока 1, А	Погрешности		Поправ­ка— Д, А	При­меча­ние
		и», В	Ro, Ом		абсо­лютная Д, А	приве­денная 7- %

4. Сделать заключение о соответствии амперметра своему классу точности.

5. Составить отчет по требуемой форме.

ГЛАВА СЕДЬМАЯ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ

7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Во многих случаях при контроле различных техноло­гических процессов и проведении научно-исследователь­ских работ необходимо знать не только значение, но и изменение какой-либо физической величины во времени. Если изменение измеряемой величины во времени необ­ходимо знать в одной-двух точках за небольшой интер­вал времени, то можно произвести отсчет значений из­

меряемой величины по обычному показывающему при­бору через определенные интервалы времени и затем, что не представляет уже большого труда, построить график изменения интересующей нас физической величи­ны. Такой способ получения графиков изменения изме­ряемой величины во времени совершенно непригоден, ес­ли необходимо знать из­менение контролируемых величин во многих точ­ках в течение длитель­ного времени (смена,

Рис. 7.1. Структурная схема регистрирующего прибора.

сутки и т.д.). В этом случае на помощь приходят регистрирующие измерительные приборы, т.е. при­боры, в которых предусмотрена регистрация показаний.

Регистрирующие приборы, так же как и обычные аналоговые показывающие приборы, могут быть разде­лены на две группы: регистрирующие приборы прямого действия и регистрирующие приборы сравнения. В дан­ной главе рассматриваются аналоговые регистрирующие приборы прямого действия.

На рис. 7.1 приведена структурная схема такого ре­гистрирующего прибора. На вход ИЦ подается элек­трическая величина х. Если необходимо вести регистра­цию изменения какой-либо неэлектрической величины, то в этом случае перед регистрирующим прибором необ­ходимо включить соответствующий первичный преобра­зователь, который и преобразует контролируемую не­электрическую величину в электрическую.

Измерительная цепь преобразует электрическую ве­личину х в ток /, достаточный для приведения в дейст­вие измерительного механизма. Угол поворота подвиж­ной части измерительного механизма ИМ преобразует­ся в перемещение указателя по шкале прибора в отсчет- ном устройстве ОУ (ОУ в некоторых регистрирующих приборах может отсутствовать) и в перемещение регист­рирующего органа относительно носителя в регистри­рующем устройстве РУ. В качестве носителя обычно ис­пользуется специальная бумажная лента с нанесенной Диаграммной сеткой. Таким образом, регистрирующий орган перемещается пропорционально значению изме­

ряемой величины и производит на носителе регистрацию результатов измерения в виде линий или точек.

Если регистрирующий измерительный прибор произ­водит запись изменения измеряемой величины на носи­теле в форме диаграммы, то такой прибор в соответствии с ГОСТ 16263-70 называется самопишущим измеритель­ным прибором. Самопишущие приборы по допустимой частоте изменения регистрируемого электрического сиг­нала делятся на две группы:

1. обычные самопишущие приборы, регистрирующие электрические сигналы, частота изменения которых не превышает 1 Гц (на такие приборы распро­страняется ГОСТ 9999-79);

2. быстродействующие самопишущие приборы, пред­назначенные для регистрации электрических сигналов, частота изменения которых превышает 1 Гц (приборы выпускаются в соответствии с ГОСТ 19875-79).

К аналоговым регистрирующим приборам прямого действия относятся также светолучевые осциллографы, предназначенные для регистрации электрических сигна­лов с помощью светового луча на специальных свето­чувствительных носителях, и магнитографы, предназна­ченные для регистрации быстро изменяющихся электри­ческих сигналов посредством магнитной записи на магнитных лентах.

Вопросы, связанные с регистрацией с помощью маг­нитографов, в данной главе не рассматриваются.

7.2. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ

Методы регистрации обеспечивают выполнение ряда основных требований, предъявляемых к регистрирующим устройствам. К таким требованиям относятся:

1. наглядность, видимость результата регистрации;

2. возможно меньшая погрешность регистрации из- за конечных размеров наносимых на носитель символов;

3. возможно более высокое быстродействие, а следо­вательно, и более широкий частотный диапазон регист­рирующего устройства;

4. возможно большая длительность работы без пе­резарядки и подналадки.

В настоящее время известно большое число различ­ных методов регистрации. Рассмотрим основные группы этих методов.

Методы регистрации с нанесением слоя вещества на носитель. К этой группе методов относятся следующие методы регистрации: карандашный, чернильный, чер­нильный струйный, с применением пасты в шариковом устройстве, с применением пасты под давлением, копи­ровальный, печатный и т. д. Наиболее распространен­ным является чернильный метод регистрации.

Н

В качестве регистрирующего органа РО при данном методе регистрации используются специальные перья (рис. 7.2), у которых наконечник представляет собой трубку, часто платино-иридие- вую, с внутренним отверстием диаметром 0,1—0,15 мм. По это- Р0~ му отверстию на носитель Я, пе­ремещающийся со скоростью V,

Рис. 7.2. Регистрирующий орган и носи­тель при чернильном методе регистрации.

поступают специальные чернила. Достоинствами чер­нильного метода регистрации являются:

1. малое воздействие со стороны регистрирующего органа на подвижную часть измерительного механизма;

2. высокое качество оставляемого на носителе следа;

3. относительно большая длительность работы без перезарядки (в современных приборах — до 30 сут);

4. долговечность регистрирующего органа.

Однако чернильный метод регистрации имеет и ряд

существенных недостатков:

1. необходимость применения специальных чернил, в состав которых входят дистиллированная вода, анили­новый краситель, глицерин, глюкоза, фенол;

2. замерзание и высыхание чернил;

3. засорение внутреннего отверстия регистрирующе­го органа;

4. необходимость использования специальной бумаги в качестве носителя;

5. относительно большая ширина линии записи (0,4— 0,5 мм).

В последние годы все шире начинают применять ме* тоды, в которых используется паста в шариковом устрой­стве и паста (чернила) под давлением.

161

Существенным недостатком метода с использованием шарикового устройства является то, что при малых ско-

11—970

ростях перемещения носителя, например при v~20 мм/ч (1 мм за 3 мин), паста на шарике успевает высохнуть и четкая регистрация не получается.

Метод с использованием пасты (чернил) под давле­нием требует применения специального миниатюрного компрессора, создающего давление, изменяющееся при изменении скорости перемещения носителя.

Следует отметить, что карандашный метод регистра­ции, который на первый взгляд кажется простым и эф­фективным, применяется очень редко, так как при этом методе возникают относительно большие усилия на по­движную часть измерительного механизма со стороны регистрирующего органа.

Методы регистрации со снятием слоя вещества. Наи­большее распространение из методов регистрации со сня­тием слоя вещества получили плавильный и резцовый методы.

При плавильном методе в качестве регистрирующего органа РО (рис. 7.3, а) используется нагретый до высо-

а — плавильный метод регистрации; б — резцовый метод регистрации.

кой температуры стержень или нихромовая спираль. Но- / ситель — специальная бумажная лента, обычно черного цвета, покрытая тонким слоем парафина или воска с мелом. При соприкосновении такой бумажной ленты с нагретым регистрирующим органом слой парафина или воска расплавляется и на ленте остается черный четко видимый след.

Основным недостатком плавильного метода являет­ся необходимость изменения степени нагрева регистри­рующего органа при изменении скорости перемещения носителя. Несмотря на этот недостаток, данный метод весьма прогрессивен и получает все большее применение при разработке новых регистрирующих приборов.

При резцовом методе регистрации (рис. 7.3, б) в ка­

честве регистрирующего органа применяется игла из твердого материала, например корунда. Носитель — обычная глянцевая черная бумажная лента, покрытая тонкие слоем парафина с мелом или очень тонким слоем (10—15 мкм) напыленного металла. При перемещении регистрирующего органа по носителю, который в свою очередь движется со скоростью v, тонкий слой покрытия счищается. На носителе остается след в виде сплошной линии толщиной 50—100 мкм.

Резцовый метод регистрации при металлическом по­крытии носителя позволяет применять регистрирующие приборы в тяжелых климатических условиях при повы­шенной точности регистрирующего устройства.

Методы регистрации с изменением состояния вещест­ва. Методы регистрации с изменением состояния веще­ства применяются значительно реже, чем методы регист­рации с нанесением и со снятием слоя вещества. Наиболее распространенным методом регистрации с из­менением состояния вещества является метод регистра­ции, при котором световым лучом осуществляется воз­действие на светочувствительный носитель. Этот метод регистрации широко применяется в светолучевых осцил­лографах. Совершенно очевидно, что в этом случае обя­зательно должен быть источник светового излучения, а на подвижной части измерительного механизма долж­но быть укреплено небольшое зеркальце, отражающее луч света на носитель.

11

163

В качестве источника светового излучения могут при­меняться обычные лампы накаливания или специальные ртутные лампы высокого давления, являющиеся мощ­ным источником ультрафиолетового излучения. В пер­вом случае в качестве носителя используется обычная фотопленка или бумажная фотолента, требующая для получения видимого результата регистрации специаль­ной химической обработки (проявления и закрепления). Во втором случае в качестве носителя используется спе­циальная бумажная фотолента типа УФ, чувствительная к ультрафиолетовым лучам и не требующая последую­щего химического проявления. Фотолента типа УФ обес­печивает получение видимой записи после кратковремен­ного воздействия на нее обычного светового потока. Та­ким образом, во втором случае нет необходимости в «мокрой» обработке носителя и поэтому этот способ регистрации весьма перспективен.

К методам регистрации с изменением состояния ве­щества относится также метод регистрации на магнитной ленте, применяемый в магнитографах.

7.3. ВИДЫ ДИАГРАММНЫХ ЛЕНТ

В аналоговых регистрирующих приборах прямого действия, как правило, применяются в качестве носителей различные диаграммные ленты и только в некоторых случаях могут быть применены диаг­раммные диски. Технические требования к ним сформулированы в ГОСТ 7826-75.

Различают три вида диаграммных лент.

1. Диаграммные ленты типа ЛR (рис. 7.4 я). Они имеют криво­линейную систему координат и предназначены для регистрирующих

Рис. 7.4. Диаграммные ленты, с —типа ЛИ, б — т-iina ЛПГ; е — типа ЛПВ.

приборов с перемещением регистрирующего органа в горизонталь­ной плоскости по дуге окружности. Отсчет значения зарегистриро­ванной величины производится с помощью специальной масштабной линейки и вертикальных линий, называемых линиями отсчета. При пользовании масштабной линейкой нуль линейки совмещается с ну­левой линией диаграммы. Отсчет интервалов времени производится с помощью линий времени, расположенных горизонтально и проведен­ных по дуге окружности.

2 Диаграммные ленты типа ЛПГ (рис. 7.4, б), имеющие пря­моугольную систему координат с прямолинейными горизонтально расположенными линиями времени. Такие ленты предназначены для регистрирующих приборов с прямолинейным перемещением регист­рирующего органа в горизонтальной плоскости. Отсчет значения зарегистрированной величины производится без масштабной линей­ки с помощью вертикально расположенных лииий отсчета.

Очевидно, что применение диаграммных лент типа ЛПГ тре­бует наличия в регистрирующем приборе специального приспособле­ния, преобразующего вращательиее движение подвижной части из­мерительного механизма в линейное перемещение регистрирующего органа.

3. Диаграммные леиты типа ЛПВ (рис. 7 4, в) с прямолинейными вертикально расположенными линиями времени. Они предназначены для регистрации изменения измеряемой величины в прямоугольной системе координат в регистрирующих приборах, имеющих регистри­рующий орган, перемещающийся прямолинейно в вертикальной плос­кости.

Диаграммные ленты могут быть с перфорацией, как это изоб­ражено на рис. 7.4, так и без нее. В этом случае к наименованию диаграммной ленты добавляются буквы В и П: JIRBFI; ЛПГБП и ЛПВБП. Ширина поля записи диаграммных лент может быть от 40 до 400 мм.

7.4 РЕГИСТРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Рассмотрим разновидности устройств, соединяющих регистри­рующий орган с подвижной частью измерительного механизма. Предположим, что в качестве измерительного механизма использу­ется магнитоэлектрический измерительный механизм с внутрира- мочным магнитом и регистрация производится наиболее распрост­раненным чернильным методом.

Различают два вида устройств: устройство с непосредственным соединением регистрирующего органа с подвижной частью измери­тельного механизма (рис. 7.5 а) и устройство, в котором регистри­рующий орган соединяется с подвижной частью измерительного механизма посредством так называемого спрямляющего устрой-

Рис. 7.5. Регистрирующие устройства при использовании чернильно-» го метода регистрации на диаграммных лентах, с — типа Л R; б — типа ЛПГ.

В первом случае (рис.7.5, а) рычаг 1 укрепляется на рамке измерительного механизма ИМ. На рычаге размещается капилляр­ная трубка 2, соединенная одним концом с расположенным иа кон­це рычага регистрирующим органом РО. Другой конец трубки 2 опущен в неподвижную чернильницу 3 со специальными чернилами. Нетрудно видеть, что при вращательном движении подвижной части измерительного механизма регистрирующий орган будет переме­щаться по дуге окружности и, следовательно, рассматриваемое устройство, достаточно простое по конструкции, может производить запись только на диаграммных лентах типа ЛИ, доставляющих опе­ратору известные неудобства при расшифровке результатов реги­страции.

В устройстве, изображенном па рис. 7.5, б, рычаг 1, жестко сое­диненный с рамкой измерительного механизма ИМ, имеет шарнирное соединение с держателем 2. На держателе 2 укреплена капил­лярная трубка, один конец которой опущен в неподвижную черниль­ницу 3, а др\гой соединен с регистрирующим органом РО. На кон­це держателя 2 укреплен ролик 4. При вращательном движении рамки измерительного механизма ролик 4 совершает возвратно-по­ступательное движение по неподвижным направляющим 5. Нетруд­но видеть, что при этом регистрирующий орган перемещается в за­висимости от длины держателя 2 практически по прямой линни.

Регистрация изменения измеряемой величины производится в прямоугольной системе координат на диаграммной ленте типа ЛПГ. Расшифровка результатов регистрации в прямоугольной системе координат достаточно проста, однако применение спрямляющего механизма имеет и ряд недостатков: усложняется конструкция ре­гистрирующего устройства, что увеличивает стоимость прибора; увеличивается момент инерции подвижной части, что ухудшает частотные свойства прибора; увеличивается момент трения, что тре­бует применения измерительных механизмов с большим вращающим моментом.

Для получения развертки во времени диаграммные ленты как в первом, так и во втором случае необходимо перемещать со ско­ростью v. Для этого в регистрирующих приборах применяются лентопротяжные механизмы. На рис. 7.6, а схематично показан лентопротяжный механизм для диаграммных лент с перфорацией. Ведущий барабан 1 с выступами для отверстий диаграммных лент приводится в движение с постоянной скоростью через редуктор от специального синхронного двигателя. Сменой шестерен редуктора можно изменять, в определенных пределах, частоту вращения бара­бана 1. Диаграммная лента чистая с минимальной длиной 15 м по­мещается на свободно вращающейся съемной катушке 2. Диаграм­мная лента с записью через направляющий ролик 3 поступает на лентособирающую катушку 4, которая приводится в движение от ведущего барабана 1 посредством фрикционной цепной передачи 5. К держателю или рычагу 6, соединенному с подвижной частью из­мерительного механизма, при наличии отсчетного устройства укреп­ляется указатель 7, обеспечивающий визуальный отсчет показаний по шкале 8.

На рис. 7.6, б схематично показан лентопротяжный механизм для диаграммных лент без перфорации. В этом случае перемеще­ние диаграммной ленты осуществляется ведущим барабаном 1, не имеющим никаких выступов. Во избежание проскальзывания диаг­раммной ленты прижим ее к поверхности ведущего барабана осу-

ществляется двумя прижимными роликами 2. Лентособирающая катушка 4 приводится в движение посредством фрикционной пере­дачи 3. Регистрирующий орган перемещается по неподвижной опоре 5, по которой движется диаграммная лента со съемной катушки 6 через направляющие ролики 7 на ведущий барабан 1.

Рис. 7.6. Лентопротяжные механизмы для диаграммных лент. а — с перфорацией; б — без перфорации.