非电量的电测量

非电量的电测量用电学方法测量各种非电量(位移、力、温度等)是借助于将非电量转换成电相关量的装置和仪器,这些量是用电测量仪器测量的。以测量的非电量为单位校准的天平。

将非电量转换为电量的转换器或根据任何电或磁参数(电阻、电感、电容、磁导率等)在被测量的影响下发生变化而分为参量的传感器,以及一种发电机被测非电量转化为e。 ETC。 (感应、热电、光电、压电等)。参量转换器需要外部电源,发电机组本身就是电源。

同一个换能器可以用来测量不同的非电量,反过来,任何一个非电量的测量都可以用不同类型的换能器来完成。

除了转换器和电测量设备外,测量非电量的装置还有中间连接——稳定器、整流器、放大器、测量电桥等。

要测量线性位移,请使用电感传感器——当移动连接到运动部件的铁磁磁路或电枢时,其电气和磁路参数会发生变化的电磁设备。

为了将显着位移转换为电气值,使用了带有可移动铁磁平移移动磁导体的换能器(图 1,a)。由于磁路的位置决定了转换器的电感(图 1,b),因此也决定了它的阻抗,因此电能源的稳定电压和恒定频率的交流电压馈入电路转换器,根据电流,可以估计机械连接到磁路的部件的运动......仪器的刻度以适当的测量单位刻度,例如以毫米(mm)为单位。

具有可移动铁磁磁路的电感转换器:a - 设备图,b - 转换器电感与其磁路位置的依赖关系图

米。 1. 带有可移动铁磁磁路的电感转换器:a——器件图,b——转换器的电感与其磁路位置的依赖关系图。

为了将小位移转换成便于电测量的值,采用带有线圈和电枢(图 2,a)的马蹄形形式的可变气隙传感器,电枢与运动部件牢固连接。电枢的每次运动都会导致电流/线圈中的变化(图 2,b),这使得电气测量设备的刻度可以以测量单位进行校准,例如,以微米 (μm) 为单位,在具有稳定频率的恒定交流电压下。

具有可变气隙的电感转换器

米。 2. 具有可变气隙的电感转换器:a — 器件图,b — 转换器线圈电流对磁系统中气隙的依赖关系图。

具有两个相同磁系统和一个共用电枢的差分电感转换器,与两个磁路对称放置,具有相同长度的气隙(图 3),其中电枢从其中间位置的线性运动改变了两个气隙同样,但有各种迹象破坏了预平衡四线圈交流电桥的平衡。这使得可以根据电桥测量对角线的电流来估计电枢的运动,如果电枢以恒定频率的稳定交流电压接收功率的话。

差分感应转换器的装置示意图

米。 3. 差分电感变换器装置方案。

用于测量各种结构的零件和组件中发生的机械力、应力和弹性变形 - 张力传感器,变形时,连同被研究的零件一起改变它们的电阻。通常,应变计的电阻为数百欧姆,其电阻的相对变化为十分之一,并取决于变形,在弹性极限内,变形与施加的力和由此产生的机械应力成正比。

应变片由直径为0.02-0.04mm的高阻锯齿形线(康铜、镍铬合金、锰铜)或经特殊加工的厚度为0.1-0.15mm的铜箔制成,用两层薄纸之间的胶木清漆并经过热处理(图 4,a)。

张力计

米。 4、张力计:a——装置示意图:1——可变形部分,2——薄纸,3——导线,4——胶水,5——接线端子,b——不平衡电阻桥接臂的电路。

制造的应变片用一层非常薄的绝缘胶粘在一个清洗干净的可变形部件上,这样部件的预期变形方向与线环长边的方向一致。当主体变形时,胶合应变片会感知到相同的变形,由于传感线的尺寸及其材料结构的变化会改变其电阻,从而影响线的比电阻。

由于应变计电阻的相对变化与所研究物体的线性变形成正比,因此与内部弹性力的机械应力成正比,因此,使用检流计在测量对角线上的读数预平衡电阻桥,其中一个臂是应变片,可以估计测量的机械量的值(图 4,b)。

使用不平衡电阻桥需要稳定电源电压或使用磁电比作为电气测量装置,其读数的电压变化在刻度上标称电压的±20%以内该设备没有显着影响。

使用热敏和热电传感器测量各种介质的温度... 热敏传感器包括金属和半导体热敏电阻,其阻值在很大程度上取决于温度(图 5,a)。

最普遍的是用于测量 -260 至 +1100°C 温度范围的铂热敏电阻和用于 -200 至 +200°C 温度范围的铜热敏电阻,以及具有负电阻系数的半导体热敏电阻 - 热敏电阻,与金属热敏电阻相比具有高灵敏度和小尺寸的特点,用于测量 -60 至 +120°C 的温度。

为了保护温度敏感传感器免受损坏,它们被放置在一个底部密封的薄壁钢管中,并带有一个用于将导线连接到不平衡电阻桥导线的装置(图 5,b),这使得它成为可能来估计沿测量对角线电流的测量温度。用作仪表的磁电比的刻度以摄氏度 (°C) 为单位。

热敏电阻

米。 5. 热敏电阻:a——金属相对电阻变化对温度的依赖关系图,b——将热敏电阻连接到不平衡电阻桥臂的电路。

热电温度传感器——热电偶、小电的产生等c. 在加热两种不同金属的化合物的影响下,将它们放置在测量温度区域的保护性塑料、金属或瓷壳中(图 6,a,b)。

热电偶

米。 6. 热电偶:a——d 的依赖关系图等。 p. 用于热电偶的温度:TEP-铂-铑-铂,TXA-铬镍铝,THK-铬镍-铜,b-使用热电偶测量温度的装配图。

热电偶的自由端通过同质导线连接到磁电毫伏表,其刻度以摄氏度为单位。最广泛使用的热电偶是:铂铑 - 铂用于测量高达 1300 °C 和短时间高达 1600 °C 的温度,铬镍铝用于对应于指定范围的温度 - 1000 °C 和 1300 °C 和chromel- bastard,专为长期测量高达 600°C 和短期 - 高达 800°C 的温度而设计。

用于测量各种非电量的电气方法。它们在实践中得到广泛使用,因为它们提供高测量精度,测量值范围广泛,允许在距受控对象位置相当远的位置进行测量和记录,并且还可以在难以到达的地方进行测量。

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