Cu forta se numește orice acțiune asupra unui corp dat care îi conferă accelerație sau îl determină să se deformeze. Forța este o mărime vectorială, care este o măsură a impactului mecanic asupra unui corp de la alte corpuri. Rezistența se caracterizează printr-o valoare numerică, o direcție în spațiu și un punct de aplicare. Unitatea de forță SI este newtonul (N). Newton este o forță care dă unei mase de 1 kg în direcția acestei forțe o accelerație de 1 m/s 2.
Măsurătorile de forță se efectuează cu ajutorul dinamometrelor, mașinilor de măsurare a forței și preselor, precum și prin încărcare directă cu ajutorul greutăților și greutăților.
Dinamometre- aparate care măsoară forța elasticității. Fabricat în trei tipuri:
primăvară;
· hidraulice;
electric.
Conform metodei de înregistrare a forțelor măsurate, dinamometrele sunt împărțite în:
· indicând, sunt utilizate în principal pentru măsurarea forțelor statice care apar în structurile instalate pe standuri atunci când acestora li se aplică forțe externe și pentru măsurarea forței de tracțiune în timpul mișcării line a produsului;
· dinamometre de numărare și scriere,Înregistrarea eforturilor variabile sunt cel mai adesea utilizate în determinarea forței de tracțiune a locomotivelor și tractoarelor cu abur, deoarece din cauza tremurăturii puternice și a smucirilor inevitabile la accelerarea mișcării lor, precum și a sarcinilor inegale ale produsului, se creează forțe variabile.
Cele mai comune sunt dinamometrele cu arc de uz general. Principalii parametri ai dinamometrelor cu arc de uz general cu un dispozitiv de citire a scalei, destinate măsurării forțelor statice de tracțiune, sunt stabiliți de GOST 13837.
Măsurarea erorii SI ar trebui determinată în două moduri:
decontare;
· conform tabelelor de aplicare OST 1.00380.
59. Măsurarea temperaturii.Temperatura- unul dintre parametrii stării insulei, determină starea termică a corpului și direcția transferului de căldură. K este luat ca unitate de măsură în sistemul SI, T se măsoară folosind SI, folosind. diverse proprietăți termometrice ale lichidelor, gazelor și solidelor. tel. Acestea includ: termometre de expansiune, manometre, rezistențe cu ratiometre sau punți, termoplastice. T este măsurat prin metoda contact (mai precisă) și fără contact (folosită pentru a măsura T mare, unde este imposibil de măsurat prin metoda contactului și nu este necesară o precizie ridicată). Transmițător termometric– traductor de masurare a temperaturii, prednazn. pentru a genera un semnal de informație măsurată într-o formă convenabilă pentru transmitere, procesare sau stocare, dar care nu poate fi percepută direct de către un observator (termometre cu rezistență, termocuplu, telescop pirometru cu radiații). Transmițător secundar- SI conversia semnalului de iesire al traductorului termometrului intr-o valoare numerica (logometre, punti, milivoltmetre).
Dispozitivele de control au 4 soiuri:
· 1. arătarea – furnizarea unui raport vizual al mărturiei.
· 2.înregistrare - dispunând de dispozitive pentru înregistrarea rezultatelor controlului.
· 3. autoînregistrare - aparate cu înregistrarea automată a rezultatelor controlului sub formă de funcții de timp.
· 4.indicator - semnalizarea atingerii temperaturii setate.
Cele mai comune termometre cu expansiune sunt:
· 1. termometre lichide, din sticlă - folosesc proprietatea termometrică de dilatare termică.
· 2.termometre de contact, mercur si termostat - dispozitive destinate inchiderii si deconectarii circuitului el. curent, pentru a menține un T dat sau a semnaliza realizarea lui. Principiul de funcționare se bazează pe capacitatea mercurului de a conduce electricitatea. actual.
60. Lichid, termice din sticla utilizați termometrul-e proprietățile de dilatare termică. Acțiunea termometrelor se bazează pe diferența dintre coeficienții de dilatare termică ai in-va termometrică și a carcasei în care se află (sticlă termică). T ar trebui determinat de mărimea volumului vizibil al substanței termometrului și numărat de la înălțimea nivelului din tubul capilar. Avantaje: simplitate, precizie suficient de mare, interval larg de măsurare. Dezavantaje: vizibilitatea slabă a scalei, imposibilitatea înregistrării automate a citirilor, imposibilitatea transmiterii citirilor la distanță. Principalele caracteristici tehnice sunt o trăsătură de design a termosului lichid din sticlă GOST28498.
· Termometre manometrice- dispozitive mecanice simple măsurare directă, conceput pentru măsurarea de la distanță a gazelor, vaporilor și lichidelor T în condiții staționare. Principiul de funcționare se bazează pe proprietatea gazelor și lichidelor de a modifica presiunea atunci când se modifică T măsurat. Avantaje: simplitate comparativă a proiectării și aplicării, posibilitatea de măsurare la distanță a T și înregistrarea automată a citirilor. Dezavantaje: precizie scăzută a măsurătorilor, distanță mică de transmitere la distanță a citirilor (nu mai mult de 60 m), dificultate de reparare în cazul depresurizării sistemului de măsurare.
61. Termocuplu de rezistență TC - un receptor termic, în care, ca proprietate termometrică, se folosește o modificare a rezistenței electrice a elementului senzorial în funcție de modificarea T-ului acestuia, adică. cu ajutorul unui termometru cu rezistență, fluctuațiile T sunt transformate într-o modificare echivalentă a rezistenței electrice a conductorului. Sentimente. elementul convertorului termic este cel mai adesea realizat din sârmă de cupru sau platină (termometre pentru măsurarea pe termen lung a T în intervalul de la -50 la + 200С pentru Cu; -200 - + 1100С pentru Pt). TS, spre deosebire de sticla lichidă și termometrele manometrice, nu este un dispozitiv care arată T, ci servește doar ca senzor. TC lucrează cu sec. Măsura aparate (slogometre și punți care măsoară rezistența unui termometru și arată T-ul corespunzător al mediului). Principal Cerințe care asigură alegerea și funcționarea corectă a vehiculului: respectarea T măsurat cu limitele de măsurare ale vehiculului; eroare de măsurare admisă; alegerea corectă a locului de instalare a TPS; conformitatea rezistentei materialului de armare cu conditiile de functionare; alegerea corectă a lungimii părții de montare a PS. Logometre - aparate pentru măsurarea T cu ajutorul vehiculului. Logometrele sunt construite pe principiul comparării curenților din termometru și circuitele DC. rezistenţă. Logometrele sunt cele mai potrivite pentru a fi utilizate atunci când se măsoară negativ negativ (de la -100C) și pozitiv scăzut (până la 500C) T. Caracteristicile de proiectare, intervalele de măsurare, clasele de precizie sunt stabilite de GOST 9736. Convertoare termoelectrice TEP - receptori termici, al căror principiu de funcționare se bazează pe apariția EMF într-un circuit compus din conductori diferiți cu încălcarea echilibrului termic. Valoarea thermoEMF depinde de materialul electrozilor și de diferența de temperatură dintre joncțiunile calde și reci (capetele de lucru și libere ale termocuplului). Sclav. capătul termocuplului trebuie plasat în mediul măsurat, iar capetele libere sunt atașate de al doilea. dispozitiv. Termocuplurile funcționează împreună cu instrumente pirometrice sau digitale, voltmetre, potențiometre. Un termocuplu este inferior unui termometru cu rezistență în ceea ce privește precizia. Avantaje: ieftin, ușor de instalat, fiabil, extrem de neinerțial. Caracteristicile statice nominale ale termocuplurilor sunt reflectate în GOST R 8.8585. milivoltmetru pirometric(GOST 9736)– sec. un dispozitiv pentru măsurarea valorilor termoEMF generate de un termometru termoelectric. Sunt disponibile într-o varietate de scări pentru toate standardele de calibrare a termocuplurilor din domeniul lor de aplicare până la temperaturi acceptabile pentru măsurători pe termen scurt. Potențiometre automate – dispozitive utilizate pentru măsurarea termoEMF prin metoda de compensare fără manipulări manuale. Sunt destinate măsurătorilor, înregistrărilor și reglarii temperaturii cu o precizie sporită. Potențiometrele funcționează împreună cu termocuplurile și potențiometrele de radiație std. absolviri; poate lucra cu alti senzori, fiind o sursa de EMF sau tensiune. Potențiometrele pot măsura și înregistra automat valorile de temperatură în mai multe puncte (unul, trei, 6, 12 și 24) și au compensare automată a temperaturii joncțiunii la termocuplu. . Pirometre cu radiații - aparate pentru măsurarea stării termice a corpurilor încălzite la o temperatură ridicată. Principiul de funcționare se bazează pe captarea energiei radiante a unui corp încălzit cu pom. sistem optic. Acestea sunt împărțite în: pirometre de radiație parțială (optică) și radiații totale (radiații). Pirometru optic – un dispozitiv pentru măsurarea temperaturilor de luminozitate acumulate de un corp într-un interval îngust de lungimi de undă din spectrul vizibil. Sentimente. elementul în acest caz este ochiul observatorului. Principiul de funcționare se bazează pe egalizarea luminozității imaginii unui obiect incandescent cu luminozitatea unei surse de referință - o lampă pirometrice. Pirometru cu radiații - un dispozitiv pentru determinarea fără contact a temperaturii prin rezultatele măsurării radiației lor termice în întregul spectru de lungimi de undă. Setul de pirometru cu radiații este format din 2 blocuri. Unul dintre ele este un telescop pirometru cu radiații, inclusiv un receptor de radiații, al doilea bloc este o măsură indicatoare (de înregistrare). dispozitiv. Se folosesc pirometre cu radiatii: cand este necesara asigurarea vitezei mari sau daca contactul convertizorului termic cu obiectul masurarii nu este permis din cauza distorsiunii campului de temperatura de catre acesta.
Știm deja că o mărime fizică numită forță este folosită pentru a descrie interacțiunea corpurilor. În această lecție, vom arunca o privire mai atentă asupra proprietăților acestei mărimi, a unităților de forță și a dispozitivului care este folosit pentru a o măsura - cu un dinamometru.
Tema: Interacțiunea corpurilor
Lecția: Unități de forță. Dinamometru
În primul rând, să ne amintim ce este puterea. Când un alt corp acționează asupra unui corp, fizicienii spun că asupra acestui corp acționează o forță din celălalt corp.
Forța este o mărime fizică care caracterizează acțiunea unui corp asupra altuia.
Forța este indicată de o literă latină F, iar unitatea de forță în onoarea fizicianului englez Isaac Newton se numește newton(scriem cu literă mică!) și este desemnat H (scriem cu literă mare, deoarece unitatea poartă numele omului de știință). Asa de,
Împreună cu newtonul, sunt utilizate unități de forță multiple și submultiple:
kilonewton 1 kN = 1000 N;
meganewton 1 MN = 1000000 N;
milinewton 1 mN = 0,001 N;
micronewton 1 µN = 0,000001 N etc.
Sub acțiunea unei forțe, viteza corpului se modifică. Cu alte cuvinte, corpul începe să se miște nu uniform, ci accelerat. Mai precis, uniform accelerat: pentru intervale egale de timp, viteza corpului se modifică în mod egal. Exact schimbarea vitezei fizicienii folosesc corpuri sub influența unei forțe pentru a determina unitatea de forță în 1 N.
Unitățile de măsură ale noilor mărimi fizice sunt exprimate prin așa-numitele unități de bază - unități de masă, lungime, timp. În sistemul SI, acesta este kilogramul, metrul și secunda.
Fie, sub acțiunea unei forțe, viteza corpului cu o greutate de 1 kgîși schimbă viteza 1 m/s pentru fiecare secundă. Această forță este luată pentru 1 newton.
un newton (1 N) este forța sub care masa corporală 1 kg își schimbă viteza în 1 m/s fiecare secunda.
S-a stabilit experimental că forța gravitațională care acționează lângă suprafața Pământului asupra unui corp cu masa de 102 g este de 1 N. Masa de 102 g este de aproximativ 1/10 kg sau, pentru a fi mai precis,
Dar aceasta înseamnă că un corp cu o masă de 1 kg, adică un corp de 9,8 ori mai mare, va avea o forță gravitațională de 9,8 N în apropierea suprafeței Pământului. Astfel, pentru a găsi forța gravitațională care acționează asupra un corp de orice masă, trebuie să înmulțiți valoarea masei (în kg) cu coeficientul, care este de obicei notat cu litera g:
Vedem că acest coeficient este numeric egal cu forța gravitațională, care acționează asupra unui corp cu masa de 1 kg. Poartă numele accelerarea gravitației . Originea numelui este strâns legată de definiția unei forțe de 1 Newton. La urma urmei, dacă o forță de 9,8 N mai degrabă decât 1 N acționează asupra unui corp cu o masă de 1 kg, atunci sub influența acestei forțe corpul își va schimba viteza (accelerația) nu cu 1 m / s, ci cu 9,8. m / s în fiecare secundă. În liceu, această problemă va fi analizată mai detaliat.
Acum puteți scrie o formulă care vă permite să calculați forța gravitațională care acționează asupra unui corp de masă arbitrară m(Fig. 1).
Orez. 1. Formula de calcul a gravitației
Trebuie să știți că accelerația de cădere liberă este egală cu 9,8 N/kg doar la suprafața Pământului și scade odată cu înălțimea. De exemplu, la o altitudine de 6400 km deasupra Pământului, este de 4 ori mai puțin. Cu toate acestea, atunci când rezolvăm probleme, vom neglija această dependență. În plus, gravitația acționează și asupra Lunii și a altor corpuri cerești, iar asupra fiecărui corp ceresc, accelerația căderii libere are propria sa valoare.
În practică, este adesea necesar să se măsoare forța. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv numit dinamometru. Baza unui dinamometru este un arc căruia i se aplică o forță măsurabilă. Fiecare dinamometru, în plus față de arc, are o scară pe care sunt reprezentate valorile forței. Unul dintre capetele arcului este echipat cu o săgeată, care indică pe scară ce forță este aplicată dinamometrului (Fig. 2).
Orez. 2. Aparat dinamometru
In functie de proprietatile elastice ale arcului folosit in dinamometru (cu privire la rigiditatea acestuia), sub actiunea aceleiasi forte, arcul se poate alungi mai mult sau mai putin. Aceasta permite fabricarea de dinamometre cu limite de măsurare diferite (Fig. 3).
Orez. 3. Dinamometre cu limite de măsurare de 2 N și 1 N
Există dinamometre cu o limită de măsurare de câțiva kilonewtoni și nu numai. Folosesc un arc cu o rigiditate foarte mare (Fig. 4).
Orez. 4. Dinamometru cu limita de măsurare de 2 kN
Dacă o sarcină este suspendată de un dinamometru, atunci masa sarcinii poate fi determinată din citirile dinamometrului. De exemplu, dacă un dinamometru cu o sarcină suspendată de acesta arată o forță de 1 N, atunci masa sarcinii este de 102 g.
Să fim atenți la faptul că forța are nu numai o valoare numerică, ci și o direcție. Astfel de mărimi se numesc mărimi vectoriale. De exemplu, viteza este o mărime vectorială. Forța este, de asemenea, o mărime vectorială (de asemenea, ei spun că forța este un vector).
Luați în considerare următorul exemplu:
Un corp cu masa de 2 kg este suspendat de un arc. Este necesar să descriem forța gravitațională cu care Pământul atrage acest corp și greutatea corpului.
Amintiți-vă că gravitația acționează asupra corpului, iar greutatea este forța cu care corpul acționează asupra suspensiei. Dacă suspensia este staționară, atunci valoarea numerică și direcția greutății este aceeași cu cea a gravitației. Greutatea, ca și gravitația, este calculată folosind formula prezentată în fig. 1. O masă de 2 kg trebuie înmulțită cu accelerația de cădere liberă de 9,8 N/kg. Cu calcule nu prea precise, accelerația căderii libere este adesea presupusă a fi de 10 N / kg. Atunci forța gravitației și greutatea vor fi aproximativ egale cu 20 N.
Pentru a afișa vectorii gravitației și greutății în figură, este necesar să selectați și să afișați în figură scara sub forma unui segment corespunzător unei anumite valori a forței (de exemplu, 10 N).
Corpul din figură este reprezentat ca o minge. Punctul de aplicare a gravitației este centrul acestei bile. Înfățișăm forța ca o săgeată, al cărei început este situat în punctul de aplicare al forței. Să îndreptăm săgeata vertical în jos, deoarece gravitația este îndreptată spre centrul Pământului. Lungimea săgeții, în conformitate cu scara selectată, este egală cu două segmente. Lângă săgeată înfățișăm litera , care denotă forța gravitației. Deoarece am indicat direcția forței în desen, deasupra literei este plasată o mică săgeată pentru a sublinia ceea ce descriem. vector mărimea.
Deoarece greutatea corpului este aplicată pe cardan, plasăm începutul săgeții reprezentând greutatea în partea de jos a cardanului. Când desenăm, observăm și scara. Apoi plasăm litera care indică greutatea, fără a uita să plasăm o săgeată mică deasupra literei.
Soluția completă a problemei va arăta astfel (Fig. 5).
Orez. 5. O soluție oficială a problemei
Încă o dată, acordați atenție faptului că, în problema considerată mai sus, valorile numerice și direcțiile gravitației și greutății s-au dovedit a fi aceleași, dar punctele de aplicare au fost diferite.
Există trei factori de luat în considerare atunci când calculați și afișați orice forță:
valoarea numerică (modulul) forței;
direcția forței
punctul de aplicare a forței.
Forța este o mărime fizică care descrie acțiunea unui corp asupra altuia. Este de obicei notat cu litera F. Unitatea de forță este newtonul. Pentru a calcula valoarea gravitației este necesar să se cunoască accelerația de cădere liberă, care la suprafața Pământului este de 9,8 N/kg. Cu o astfel de forță, Pământul atrage un corp cu o masă de 1 kg. Atunci când descrieți o forță, este necesar să luați în considerare valoarea sa numerică, direcția și punctul de aplicare.
Bibliografie
- Peryshkin A. V. Fizică. 7 celule - Ed. a XIV-a, stereotip. - M.: Dropia, 2010.
- Peryshkin A. V. Culegere de probleme în fizică, 7-9 celule: ed. a 5-a, stereotip. - M: Editura Exam, 2010.
- Lukashik V. I., Ivanova E. V. Culegere de probleme de fizică pentru clasele 7-9 ale instituțiilor de învățământ. - Ed. a XVII-a. - M.: Iluminismul, 2004.
- O singură colecție de resurse educaționale digitale ().
- O singură colecție de resurse educaționale digitale ().
- O singură colecție de resurse educaționale digitale ().
Teme pentru acasă
- Lukashik V. I., Ivanova E. V. Culegere de probleme de fizică pentru clasele 7-9 nr. 327, 335-338, 351.
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
postat pe http://www.Allbest.ru/
Introducere
1. Informatii generale despre valoarea măsurată
2. Privire de ansamblu asupra metodelor de măsurare
3. Descrierea traductorului inductiv
3.1 Incertitudini ale traductoarelor inductive
3.2 Circuite de măsurare ale traductoarelor inductive
4. Calculul parametrilor principali ai convertorului
5. Calculul circuitului de punte
6. Determinarea erorii unui traductor inductiv
Concluzie
Bibliografie
Introducere
Traductoarele de măsurare sunt dispozitive tehnice care convertesc valorile și formează un canal pentru transmiterea informațiilor de măsurare. Când se descrie principiul de funcționare a unui dispozitiv de măsurare, care include o serie de traductoare de măsurare, acesta este adesea prezentat sub forma unei diagrame bloc funcționale (circuit de măsurare), care reflectă funcțiile părților sale individuale sub formă de simboluri interconectate. blocuri.
Principalele caracteristici ale traductorului de măsurare sunt funcția de conversie, sensibilitatea, eroarea.
Traductoarele de măsurare pot fi împărțite în trei clase: proporționale, funcționale și operaționale.
Proporționalele sunt concepute pentru a reproduce în mod similar semnalul de intrare în semnalul de ieșire. Al doilea - pentru a calcula o funcție din semnalul de intrare; al treilea - pentru a obține un semnal de ieșire care este soluția unora ecuație diferențială. Convertizoarele operaționale sunt inerțiale, deoarece valoarea semnalului lor de ieșire în orice moment depinde nu numai de valoarea de intrare în același timp. Dar și din valorile sale din momentele anterioare de timp.
Atunci când proiectați un instrument de măsurare nestandardizat specializat, trebuie să țineți cont de formele organizatorice și tehnice esențiale de control, de scara producției, de caracteristicile obiectelor măsurate, de precizia necesară a măsurării și de alți factori tehnici și economici.
În cazul nostru, doar convertorul este proiectat și, prin urmare, unii dintre acești factori pot fi neglijați. Ne pasă doar de precizia de măsurare necesară a unui parametru dat. Orice sarcină de măsurare începe cu alegerea unui traductor primar - un „senzor” capabil să convertească informațiile inițiale (orice tip de deformare, parametru de mișcare cinematică, schimbări de temperatură etc.) într-un semnal care este supus cercetării ulterioare. Convertorul primar este legătura inițială a sistemului de măsurare. Convertorul din acest curs este un convertor inductiv.
1 . Generalinteligentadespremăsurabilemărimea
Forța este o mărime fizică vectorială, care este o măsură a intensității impactului asupra unui anumit corp al altor corpuri, precum și al câmpurilor. Forța aplicată unui corp masiv este cauza unei modificări a vitezei acestuia sau a apariției deformațiilor și solicitărilor în acesta.
Forța ca mărime vectorială este caracterizată prin modulul, direcția și punctul de aplicare al forței. Se folosește și conceptul de linie de acțiune a unei forțe, desemnând o dreaptă care trece prin punctul de aplicare al forței, de-a lungul căruia este direcționată forța.
Unitatea de forță SI este newtonul (N). Newton este o forță care dă unei mase de 1 kg în direcția acestei forțe o accelerație de 1 m/s 2.
Unitățile de forță sunt permise în măsurătorile tehnice:
1 kgf (kilogram-forță) = 9,81 N;
1 tc (tonă-forță) = 9,81 x 103 N.
Forța se măsoară cu ajutorul dinamometrelor, mașinilor de măsurare a forței și preselor, precum și prin încărcare cu greutăți și greutăți.
Dinamometre - aparate care măsoară forța elasticității.
Dinamometrele sunt de trei tipuri:
DP - arc,
DG - hidraulic,
· DE - electric.
Conform metodei de înregistrare a forțelor măsurate, dinamometrele sunt împărțite în:
orientare - sunt utilizate în principal pentru măsurarea forțelor statice care apar în structurile instalate pe standuri, atunci când li se aplică forțe externe și pentru măsurarea forței de tracțiune în timpul mișcării line a produsului;
Dinamometrele de numărare și scriere care înregistrează forțe variabile sunt cel mai adesea utilizate pentru a determina forța de tracțiune a locomotivelor și tractoarelor cu abur, deoarece forțele variabile sunt create din cauza tremurării puternice și a smucirilor inevitabile la accelerarea mișcării lor, precum și a încărcării neuniforme a produsului.
Cele mai răspândite sunt dinamometrele indicatoare cu arc de uz general.
Principalii parametri și dimensiunile dinamometrelor cu arc de uz general cu un dispozitiv de citire a scalei, concepute pentru a măsura forțele statice de tracțiune, sunt stabiliți de GOST 13837.
Limitele de măsurare și eroarea dinamometrului trebuie determinate în unul din două moduri:
· calculat,
conform tabelelor OST 1 00380.
Instrumentele de măsurare de lucru utilizate în sistemele de măsurare a forței sunt date în OST 1 00380.
Exista tipuri diferite forțe: gravitaționale, electromagnetice, reactive, nucleare, interacțiune slabă, forță de inerție, forță de frecare și altele. Forțele trebuie măsurate într-un interval larg - de la 10 -12 N (forțe van der Waals) la 10N (impact, forță). Sunt tratate cu forțe mici cercetare științifică, la testarea senzorilor de forță precisi în sistemele de control etc. Forțele de la 1N la 1MN sunt tipice pentru echipamentele de testare și atunci când se determină forțele în vehicule, mașini de rulare și altele. În unele domenii ale ingineriei mecanice, laminare a oțelului și ingineriei aerospațiale, este necesar să se măsoare forțe de până la 50-100 MN. Erorile de măsurare a forței și momentelor în măsurătorile tehnice sunt de 1--2%. Măsurarea forței se reduce la măsurarea unor mărimi fizice precum presiunea, accelerația, masa, a căror eroare de măsurare în multe cazuri nu trebuie să depășească 0,001%.
2 . Revizuiremetodemăsurabilecantități
În tehnologia modernă, măsurătorile cantităților neelectrice (temperatură, presiune, forțe etc.) sunt utilizate pe scară largă prin metode electrice. În cele mai multe cazuri, astfel de măsurători se reduc la faptul că o mărime neelectrică este convertită într-o mărime electrică dependentă de ea (de exemplu, rezistență, curent, tensiune, inductanță, capacitate etc.), prin măsurarea careia devine posibil să se determine cantitatea neelectrică dorită.
Un dispozitiv care convertește o cantitate neelectrică într-una electrică se numește senzor. Senzorii sunt împărțiți în două grupe principale: parametrici și generatori. La senzorii parametrici, o mărime neelectrică determină modificarea unui parametru electric sau magnetic: rezistență, inductanță, capacitate, permeabilitate magnetică etc. În funcție de principiul de funcționare, acești senzori se împart în senzori de rezistență, inductivi, capacitivi etc. .
Dispozitivele pentru măsurarea diferitelor mărimi neelectrice prin metode electrice sunt utilizate pe scară largă în eps. si locomotive. Astfel de dispozitive constau din senzori, un dispozitiv electric de măsurare (galvanometru, milivoltmetru, miliampermetru, logometru etc.) și o legătură intermediară, care poate include o punte electrică, amplificator, redresor, stabilizator etc.
Forțați schimbarea prin metoda de echilibrare
Metoda se bazează pe echilibrarea forței măsurate cu forța creată de traductorul electromecanic invers, cel mai adesea magnetoelectric, precum și pe forța de reacție care apare în sistemul dinamic. Astfel de forțe includ forța centripetă, forța de inerție în timpul mișcării oscilatorii, momentul giroscopic.
O modalitate promițătoare de a crea instrumente de înaltă precizie pentru măsurarea forțelor mari (de la 105 N și mai mult) este utilizarea traductoarelor electrodinamice de forță inversă cu înfășurări supraconductoare, care vă permit să reproduceți forțe de până la 107-108 N cu o eroare de 0,02- 0,05%.
Metoda giroscopică de măsurare a forțelor se bazează pe măsurarea vitezei unghiulare a precesiei cadrului giroscopului, care are loc sub influența unui moment giroscopic care echilibrează momentul măsurat sau momentul creat de forța măsurată. Această metodă și-a găsit aplicație în tehnologia de cântărire.
Forța de reacție este determinată în mod unic de geometria sistemului, de masele penelor și de frecvența de rotație a acestora. Astfel, cu parametrii dispozitivului de măsurare neschimbați, forța măsurată Fx este determinată din turația motorului.
Metoda forței
Se bazează pe dependența forței sau a momentului forțelor dezvoltate de un element sensibil inelastic sau elastic de presiunea aplicată. Conform acestei metode, sunt construite două tipuri de instrumente și senzori de presiune:
Senzori de putere de conversie directă, în care forța dezvoltată de elementul sensibil este convertită cu ajutorul unui convertor electric într-o mărime electrică
Instrumente și senzori cu compensare a forței, în care forța dezvoltată de elementul senzor este echilibrată de forța generată de elementul de compensare. În funcție de tipul dispozitivului de compensare, semnalul de ieșire poate fi curent, liniar sau unghiular.
Măsurarea forței, a tensiunilor mecanice
Senzorii de forță pot fi împărțiți în două clase: cantitativi și calitativi.
Senzorii cantitativi măsoară forța și reprezintă valoarea acesteia în unități electrice. Exemple de astfel de senzori sunt celulele de cuplu și extensometrele.
Senzorii calitativi sunt dispozitive de prag a căror funcție nu este de a cuantifica valoarea forței, ci de a detecta un exces al unui anumit nivel de forță aplicată. Adică, în primul caz, vorbim despre măsurare, iar în al doilea caz, controlul forței sau solicitărilor mecanice. Exemple de astfel de dispozitive sunt, de exemplu, extensometrele și o tastatură de computer. Senzorii de înaltă calitate sunt adesea utilizați pentru a detecta mișcarea și poziția obiectelor.
Metodele de măsurare a forței pot fi împărțite în următoarele grupuri:
* echilibrarea unei forțe necunoscute prin gravitația unui corp de masă cunoscută;
* măsurarea acceleraţiei unui corp de masă cunoscută, căruia i se aplică forţa;
* echilibrarea forței necunoscute prin forța electromagnetică;
* conversia forței în presiunea fluidului și măsurarea acestei presiuni;
* măsurarea deformării elementului elastic al sistemului, cauzată de nu forță cunoscută.
Majoritatea senzorilor nu convertesc direct forța într-un semnal electric. Acest lucru necesită de obicei mai mulți pași intermediari. Prin urmare, de regulă, senzorii de forță sunt dispozitive compozite. De exemplu, un senzor de forță este adesea o combinație între un convertor forță-deplasare și un detector de poziție (deplasare). Principiile de construcție a cântarilor se reduc la măsurarea forței. Forța aplicată acționează asupra traductorului (senzorului) primar format dintr-un element elastic și un traductor de deformare conectat mecanic la elementul elastic și transformând această deformare într-un semnal electric.
În prezent, următoarele tipuri de convertoare și-au găsit aplicații în tehnologia de cântărire:
1. Convertizoare reostatice. Munca lor se bazează pe o schimbare a rezistenței reostatului, al cărui motor se mișcă sub influența forței.
2. Convertizoare de sârmă (rezistență la deformare). Munca lor se bazează pe o modificare a rezistenței firului în timpul deformării acestuia.
4. Traductoare inductive. Modificarea inductanței convertorului de la o modificare a poziției uneia dintre părțile sale sub acțiunea valorii măsurate. folosit pentru a măsura forța, presiunea, deplasarea liniară a unei piese.
5. Traductoare capacitive. Modificarea capacității traductorului sub acțiunea mărimii neelectrice măsurate: forță, presiune de deplasare liniară sau unghiulară, conținut de umiditate etc.
Conform principiului de funcționare, convertoarele generatoarelor sunt împărțite în grupuri:
1. Convertoare cu inducție. Lucrarea lor se bazează pe conversia unei mărimi neelectrice măsurate, cum ar fi viteza, deplasarea liniară sau unghiulară, într-o fem indusă.
3. Traductoare piezoelectrice. Efect piezoelectric, adică apariția emf. în unele cristale sub influența forțelor mecanice, este utilizat pentru măsurarea acestor forțe, presiune și alte cantități.
3 . Descriereinductivconvertor
În măsurătorile tehnice și științifice ale mărimilor neelectrice, traductoarele inductive aparținând grupului de senzori parametrici sunt utilizate pe scară largă. Ele diferă prin simplitate constructivă, fiabilitate și cost redus. În plus, nu necesită echipamente secundare complexe pentru munca lor.
Un traductor inductiv este o bobine a cărei inductanță se modifică sub acțiunea unei valori de intrare (măsurate). În tehnologia de măsurare, se folosesc modele de traductoare cu un spațiu de aer variabil și traductoare cu solenoid (sau piston), care sunt studiate în această lucrare.
Un traductor inductiv cu un spațiu de aer variabil este prezentat schematic în fig. 1. Se compune dintr-un circuit magnetic 1 în formă de U, pe care este plasată o bobină 2, și o armătură mobilă 3. Când armătura se mișcă, se modifică lungimea întrefierului și, în consecință, rezistența magnetică. Acest lucru determină o modificare a rezistenței magnetice și a inductanței convertorului L. În anumite ipoteze, inductanța convertorului poate fi calculată folosind formula (1):
Orez. 1. Proiectarea unui traductor inductiv cu întrefier variabil (1 - circuit magnetic în formă de U, 2 - bobină, 3 - armătură): a) traductor unic; b) convertor diferenţial
unde w este numărul de spire ale bobinei, µ o = 4 10 7 H/m este constanta magnetică, µ este constanta magnetică a oțelului, este aria secțiunii transversale a fluxului magnetic în spațiul de aer, este lungimea medie a liniei câmpului magnetic din oțel.
Convertoarele inductive unice au o serie de dezavantaje, în special, funcția lor de conversie este neliniară, pot avea o eroare aditivă mare cauzată de o schimbare de temperatură a rezistenței active a înfășurării și o serie de altele.
Aceste deficiențe sunt lipsite de convertoare diferențiale, care sunt două convertoare unice cu o armătură comună. Pe fig. 1b prezintă un traductor inductiv diferenţial format din două traductoare prezentate în fig. 1a.
La mutarea armăturii, de exemplu, spre stânga, inductanța L crește, iar cealaltă inductanță L2 scade.
Orez. 2. Proiectarea traductorului cu piston inductiv (1 - bobină, 2 - piston): a) traductor unic; b) convertor diferenţial
Un alt tip de traductoare inductive sunt traductoarele cu piston. Pe fig. 2a prezintă un singur convertor cu piston, care este o bobină 1 din care se poate prelungi un miez ferimagnetic 2 (plunger). În poziția de mijloc a pistonului, inductanța este maximă.
Convertorul diferenţial, alcătuit din două convertoare cu un singur piston, este prezentat schematic în fig. 2b. 3 și aici, când pistonul este mișcat, o inductanță scade și cealaltă crește.
Când se folosesc convertoare inductive, mărimea de ieșire nu este de obicei inductanța ca atare, ci reactanța convertorului Z, care, dacă neglijăm componenta activă, este egală cu Z = jwL.
3.1 Eroriinductivconvertoare
Erorile traductoarelor inductive se datorează în principal unei modificări a componentei active a rezistențelor acestora. Această eroare este aditivă și scade în cazul circuitelor în punte. În plus, atunci când temperatura se schimbă, se modifică permeabilitatea magnetică a oțelului, ceea ce duce la o modificare suplimentară a erorilor aditive și multiplicative. Modificările tensiunii de alimentare și ale frecvenței acesteia provoacă, de asemenea, modificări ale sensibilității și apariția erorilor multiplicative.
Dintre erorile senzorilor inductivi se pot distinge următoarele:
1.1) Eroare din cauza regim de temperatură. Această eroare este aleatorie și trebuie evaluată înainte ca senzorul să înceapă să funcționeze. Eroarea apare din cauza faptului că anumiți parametri ai părților componente ale senzorului depind de temperatură, iar cu o abatere destul de puternică de la normă într-o direcție sau alta, eroarea poate fi foarte impresionantă.
1.2) Eroare datorată acţiunii forţei de atracţie a armăturii
1.3) Eroarea de liniaritate a funcției de transformare
În timpul funcționării convertoarelor inductive în circuitele de punte, apare o eroare din cauza instabilității tensiunii și frecvenței sursei de alimentare a podului, precum și a modificării formei curbei tensiunii de alimentare. Pentru a îmbunătăți proprietățile MT-urilor inductive, se folosesc traductoare diferențiale (designul lor este prezentat în Fig. 1b) Traductoarele diferențiale pot reduce semnificativ erorile, crește sensibilitatea și crește secțiunea liniară a caracteristicii.
3.2 Măsurarelanţuriinductivconvertoare
Punți pentru măsurarea inductanței și a factorului de calitate al inductorilor. Inductorul, ai cărui parametri sunt măsurați, este inclus într-unul dintre brațele podului cu patru brațe, de exemplu, în primul braț:
Pentru ca puntea să fie echilibrată, cel puțin unul dintre picioarele rămase trebuie să conțină reactanță sub formă de inductanță sau capacitate.
Se acordă preferință containerelor, deoarece. inductoarele sunt inferioare condensatoarelor în ceea ce privește precizia de fabricație, dar sunt mult mai scumpe. O diagramă a unui astfel de pod este prezentată în Fig. 3
Orez. 3. Punte pentru măsurarea parametrilor inductorilor
Când puntea este în echilibru, conform ecuației de echilibru general, este adevărat. Echivalând separat părțile reale și imaginare, obținem două condiții de echilibru:
O astfel de punte este echilibrată prin ajustare și. Valoarea este proporțională cu inductanța și - factorul de calitate al bobinei măsurate. Dezavantajul schemei luate în considerare este convergența slabă a podului la măsurarea parametrilor bobinelor cu un factor de calitate scăzut. Dacă Q = 1, procesul de echilibrare este deja dificil, iar când Q< 0,5 уравновешивание моста практически невозможно.
traductor inductiv al forței de măsurare
4 . Calculmajorparametriiconvertor
Este necesară dezvoltarea unui senzor pentru care sunt date următoarele caracteristici ale instrumentului de măsurare:
Valoare măsurată: forță;
Valoarea parametrului măsurat: 70-120 kN;
Eroare de măsurare: 0,25%
Tip semnal de ieșire: semnal electric
Traductor: inductiv
Pentru munca noastră de curs, alegem un singur traductor inductiv cu un spațiu de aer variabil, deoarece este caracterizat de măsurători cuprinse între 0,01 și 10 mm, ceea ce vă permite să măsurați un parametru dat.
Să desenăm o diagramă bloc acest aparatîn figura 4. Semnalul de ieșire se obține sub forma unei tensiuni alternative preluate din rezistența de sarcină RH inclusă în circuitul plasat pe miezul 1 al înfășurării 2. Puterea este furnizată de o tensiune alternativă U. Sub acțiunea semnal de intrare, armătura 3 se mișcă și schimbă decalajul:
Orez. 4 - Traductor inductiv unic cu defer variabil
Să calculăm principalii parametri ai cadrului senzorului dezvoltat:
Material - aliaj de precizie 55 VTYu;
Raportul lui Poisson - 0,295;
Modulul de elasticitate - 11 * N / \u003d 1,1209 * kgf /;
Fie raza membranei;
24,77 MPa = 2,43 kgf;
42,46 MPa = 4,17 kgf.
Calculați grosimea membranei folosind formula (2)
h = 0,0408 cm;
Folosind formula (3), determinăm deformarea minimă și maximă a membranei
P = 0,044 cm;
P = 0,076 cm;
Folosind formula (4), calculăm inductanța la deviația maximă a membranei.
Zona secțională a spațiului de aer;
Permeabilitatea magnetică a aerului;
Zona de aer variabilă.
Datele obținute vor fi prezentate în Tabelul 1 și afișate pe grafic dependența (Р) (Figura 5) și dependența L(Р) (Figura 6):
tabelul 1
Calculul unui traductor inductiv
Orez. 5 - Dependență (P)
Orez. 6 - Dependenta L(P)
5 . Calcultrotuarsistem
Podul Maxwell - Vinovația este prezentată în figura (3)
Să luăm = 800 ohmi;
Calculați la valoarea minimă și maximă a inductanței.
6 . Definițieeroriinductivconvertor
Capacitatea informativă a unui senzor inductiv este determinată în mare măsură de eroarea acestuia în conversia parametrului măsurat. Eroarea totală a unui senzor inductiv constă dintr-un număr mare de erori ale componentelor, cum ar fi eroarea de la neliniaritatea caracteristicii, eroarea de temperatură, eroarea de la influența câmpurilor electromagnetice externe, eroarea de la efectul magnetoelastic, eroare de la cablul de conectare și altele.
Conform datelor de referință, eroarea ampermetrului este de 0,1%, eroarea punții este de 0,02%.
0,25 - (0,02 + 0,1) = 0,13%;
Eroarea senzorului inductiv este determinată de formula (1):
Să găsim variabilele necesare.
0,065*24,77=1,61 MPa;
169,982 mH.
Inlocuim datele obtinute in expresia (6) si gasim eroarea senzorului inductiv:
Să comparăm eroarea obținută cu cea dată
0,23% < 0,25%
Astfel, eroarea rezultată nu este mai mare decât cea specificată, prin urmare, concluzionăm că sistemul dezvoltat îndeplinește cerințele.
Concluzie
Lucrarea cursului a fost dedicată dezvoltării unei metode de măsurare a forței folosind un traductor inductiv care îndeplinește cerințele termenilor de referință. În timpul proiectării au fost studiate diverse metode de măsurare a forței, pe baza cărora a fost elaborată metoda rezultată de măsurare a acestui parametru.
S-a făcut o trecere în revistă a metodelor de măsurare a forței, a fost selectată o metodă adecvată în domeniul măsurat, s-au calculat principalii parametri ai traductorului și s-a calculat eroarea metodei obținute de măsurare a forței.
Astfel, în procesul de finalizare a lucrării de curs, au fost finalizate toate punctele sarcinii tehnice și a fost elaborată o metodă de măsurare a parametrului corespunzător care îndeplinește cerințele prezentate acestuia.
Listăliteratură
1. Meizda F. Instrumente electronice de măsură și metode de măsurare: Per. din ing. M.: Mir, 1990. - 535 p.
2. Brindley K.D. Traductoare de măsurare. M.: Electr, 1991. - 353 p.
3. Spector S.A. Măsurători electrice ale mărimilor fizice: Metode de măsurare: Tutorial pentru universitati. L.: Energoatomizdat, 1987. - 320 p.
4. Levshina E.S. Măsurători electrice ale mărimilor fizice. M.: Mir, 1983 - 105 p.
Găzduit pe Allbest.ru
...Documente similare
Dezvoltarea unui canal de măsurare pentru monitorizarea parametrului fizic al unei instalații tehnologice: alegere mijloace tehnice măsurare, calculul erorii canalului de măsurare, dispozitiv de accelerație, orificii de curgere și potențiometru automat.
lucrare de termen, adăugată 03/07/2010
Metode punte și indirecte pentru măsurarea rezistenței DC. Rezonanță, punte și metode indirecte pentru măsurarea parametrilor unui inductor. Rezolvarea problemei de măsurare a parametrilor unui condensator folosind o punte omogenă.
test, adaugat 10.04.2013
Caracteristici de măsurare a intensității curentului într-un circuit folosind un ampermetru. Metodă de calcul a puterii curentului în partea neramificată circuit electric conform primei legi a lui Kirchhoff, verificându-i corectitudinea. Analiza erorilor absolute și relative ale parametrilor circuitului.
munca de laborator, adaugat 01.12.2010
Principalele tipuri, dispozitiv, principiu de funcționare a senzorilor utilizați pentru măsurarea presiunii. Avantajele și dezavantajele lor. Dezvoltarea unui traductor piezoelectric. Elemente ale schemei sale structurale. Calculul funcțiilor de conversie, sensibilitatea dispozitivului.
lucrare de termen, adăugată 16.12.2012
Alegerea dispozitivului de măsurare pentru controlul toleranței parametrilor. Determinarea limitelor de încredere ale erorii de încredere neexcluse a rezultatului măsurării. Scopul și principiul de funcționare a voltmetrelor digitale universale și a componentelor acestora.
lucrare de termen, adăugată 14.04.2019
Dispozitive pentru măsurarea nivelului de iluminare. Dezvoltarea unei tehnici de măsurare. Determinarea iluminării cu ajutorul unei fotocelule cu seleniu. Măsurarea luminii cu un luxmetru Yu117. Determinarea erorii de măsurare. Domeniul de aplicare și funcționarea dispozitivului.
lucrare de termen, adăugată 05.05.2013
Clasificarea instrumentelor de măsură și determinarea erorilor acestora. Revizuirea legilor lui Newton. Caracteristică interacțiuni fundamentale, forțele gravitaționale și de echilibru. Descrierea numirilor de gravimetre, dinamometre, instrument de masurare a fortei de compresie.
lucrare de termen, adăugată 28.03.2010
Măsurători directe și indirecte de tensiune și curent. Aplicarea legii lui Ohm. Dependența rezultatelor măsurătorilor directe și indirecte de valoarea unghiului de rotație al regulatorului. Definiția absolute error măsurare indirectă valorile curentului continuu.
lucru de laborator, adaugat 25.01.2015
Mecanisme de măsurare magnetoelectrice. Metoda de măsurare indirectă a rezistenței active până la 1 Ohm și evaluarea erorii sistematice, aleatorii, componente și totale de măsurare. Mijloace pentru măsurarea unei mărimi fizice neelectrice (presiune).
lucrare de termen, adăugată 29.01.2013
Parametrii și caracteristicile extensometrelor, transformarea deformației. Calculul funcției și coeficientului de transmisie, ținând cont de influența secțiunilor de capăt și de contact. Determinarea parametrilor modulului de măsurare. Transportul, instalarea și depozitarea dispozitivului.
Forța se numește caracteristică cantitativă procesul de interacțiune a obiectelor (de exemplu, forța de frecare).
Conceptul de „masă” caracterizează inerţie obiectele și capacitatea lor gravitațională.
În măsurători, de obicei nu disting între masă (cantitatea de materie) și greutate - forța de atracție a corpului de către Pământ (forța gravitațională), prin urmare, aceleași metode de măsurare sunt utilizate pentru a măsura forța și masa-greutate.
Se numesc dispozitive pentru măsurarea masei prin capacitatea gravitațională a unui obiect cântare. Măsurarea forței se realizează cu ajutorul dinamometre. Împărțirea instrumentelor de măsurare a forței în cântare și dinamometre se datorează faptului că direcția vectorului forței gravitaționale este strict definită în spațiu. Această circumstanță este luată în considerare la proiectarea instrumentelor de măsurare a forței gravitaționale, precum și la pregătirea balanței pentru lucru. În special, designul cântarilor prevede niveluri și linii de plumb care vă permit să le setați într-o poziție orizontală cu precizia necesară. Poziția de lucru a dinamometrelor poate fi orice - principalul lucru este că linia de măsurare coincide cu direcția vectorului forță. În această condiție, balanțe pot fi folosite pentru a măsura forța non-gravitațională, iar dinamometrele pot fi folosite pentru a determina greutatea. Astfel, împărțirea instrumentelor de măsurare a forțelor în cântare și dinamometre este determinată de scopul lor.
Măsurarea forței.În cazul general, dinamometrele constau dintr-un traductor de forță - un element deformabil elastic, un traductor de deformare, dacă este necesar, și un dispozitiv indicator.
Dinamometrele (dinamometrul din grecescul dynamis - forță și metru) sunt fabricate de trei tipuri: DP - arc, DG - hidraulic, DE - electric.
Varietatea modelelor de elemente elastice poate fi clasificată în funcţie de tipul deformaţiei realizate: folosind deformații de compresiune sau de tracțiune, deformare la încovoiere, deformare prin forfecare și deformare mixtă (Fig. 61)
Arcurile dinamometrice de întindere sau compresie sunt realizate de obicei sub forma unui cilindru plin sau gol, uneori sub forma unei tije dreptunghiulare (de la 10 kN la 1 MN).
Fig.61. Convertoare de forță în deformare: a) compresiune, b) încovoiere, c) forfecare, d) mixte
Deformarea la incovoiere se realizeaza si in elemente elastice realizate sub forma unui sistem de grinzi, inele, membrane, rame, plasate radial etc. (de la 10 N la 10 kN - scule de lucru). Pentru elemente inelare de până la 2 MN.
Dinamometrele cu un element elastic complex (Fig. 3d) sunt concepute pentru a aduce caracteristica de conversie mai aproape de una liniară și sunt utilizate pe scară largă ca instrumente de lucru și de măsură de referință.
Dinamometrele mecanice sunt folosite numai pentru măsurarea forțelor statice. Deformarea elementului senzor (0,1 - 2 mm) se măsoară cu un indicator cadran sau cu un cap indicator. Dinamometrele mecanice sunt disponibile comercial pentru sarcini de până la 10 MN. Clasa de precizie ajunge la 0,1 - 2%.
Pentru elementele elastice de rigiditate ridicată (tije), se folosesc convertoare rezistente la deformare și șir de deformare într-un semnal electric. Cu rigiditate scăzută (inel, elemente elastice ale fasciculului), sunt aplicabile traductoare capacitive, inductive și alte traductoare.
Dintre dinamometrele electrice cea mai mare valoare au extensometre. Domeniul de aplicare a acestora este de la 5 N la 10 MN și mai mult. Elementul sensibil al unor astfel de dinamometre este realizat sub formă de tijă, țeavă, inel încărcat radial, grindă dublă, grindă de torsiune cantilever etc. Un extensometru lipit de elementul sensibil înregistrează tensiuni de tracțiune - compresie, încovoiere, torsiune, forfecare. Dinamometrele cu tensiometru sunt potrivite atât pentru măsurători statice, cât și pentru măsurători dinamice.
La dinamometrele cu corzi se folosește un extensometru cu corzi. Elementul sensibil este un șir feromagnetic situat de-a lungul axei cilindrului elastic elastic și conectat cu acesta prin două planuri. Când o sarcină este aplicată cilindrului din cauza deformării acestuia, tensiunea corzii și frecvența vibrațiilor sale excitate de electromagnet se modifică simultan. Frecvența naturală de oscilație afectează valoarea tensiunii la bornele bobinei de măsurare și este o măsură a sarcinii. Gama de forțe de la 200 N la 5 MN. Clasa de precizie 1%.
La măsurarea sarcinilor mari (până la 50 MN) se folosesc traductoare magnetoelastice.
Dinamometrele magnetoelastice se bazează pe materiale feromagnetice (de exemplu, aliaje fier-nichel), care își modifică permeabilitatea magnetică în direcția expunerii la o forță de tracțiune sau compresiune. Dinamometrul magnetoelastic poate fi realizat sub forma unei bobine cu miez închis dintr-un material magnetic moale. Modificarea inductanței care apare la încărcare poate fi măsurată prin metode electrice (Fig. 62). Clasa de precizie a dinamometrelor magnetoelastice este de la 0,1 la 2%.
Orez. 62. Schema de includere a unui dinamometru magnetoelastic
Dinamometrele piezoelectrice sunt folosite pentru măsurarea forțelor dinamice și cvasi-statice (nepotrivite forțelor statice). Clasa de precizie 1%.
Acțiunea unei forțe poate fi transformată într-o modificare a presiunii (dinamometre hidraulice). Sistemul de măsurare a forței hidraulice include un dispozitiv de detectare cu o cameră complet închisă și un dispozitiv de indicare. Forța care acționează asupra pistonului creează presiune. În principiu, toate manometrele (manometre) pot fi folosite ca dispozitiv de indicare. Cel mai adesea se folosesc dispozitive mecanice. Forțe nominale de la 200 N la 20 MN. Clasa de precizie 1 - 2%.
Erorile dinamometrului se datorează următoarelor motive: neliniaritatea caracteristicii de conversie, reproductibilitatea acesteia, histerezis, dependență de temperatură a sensibilității și poziției zero, fluaj (efect secundar elastic).
Principalii parametri și dimensiuni dinamometre de uz general, arc cu cântar și dispozitiv digital de citire, destinat măsurării forțelor statice de întindere, stabilește GOST 13837 „Dinamometre de uz general. Specificații".
Limitele de măsurare ale dinamometrelor prevăzute de standard: cea mai mare de la 0,10 la 500 kN, cea mai mică - 0,1 de la limita cea mai mare.
GOST 13837-79 prevede fabricarea de dinamometre din clasele de precizie 0,5, 1 și 2. Clasa de precizie este determinată de eroarea de bază maximă admisă a dinamometrului, prezentată ca o eroare redusă. Valoarea de normalizare în acest caz este egală cu cea mai mare limită de măsurare.
Limitele erorilor suplimentare ale dinamometrelor cauzate de schimbarea temperaturii mediu inconjurator, în intervalul de temperatură de funcționare, diferit de temperatura condițiilor normale, sunt: nu mai mult de 0,5 din eroarea de bază pentru fiecare 10 ° C - pentru dinamometrele de clasa I; nu mai mult de 0,25 din eroarea de bază pentru fiecare 10 ° C - pentru dinamometrele de clasa a 2-a.
Pentru calibrarea, verificarea și calibrarea traductoarelor de forță se folosesc mașini/instalații de măsurare a forței, precum și instrumente de măsură, care includ dinamometre de referință și dispozitive de reglare a forței (prese). În funcție de scopul lor funcțional, dispozitivele enumerate sunt denumite măsuri de forță.
Mașinile/instalațiile de măsurare a forței vă permit să reproduceți orice valori ale forței în intervalul stabilit sau un număr de valori discrete.
În funcție de implementarea constructivă, există mașini de încărcare directă, instalații de multiplicare a forțelor (pârghie, hidraulice și în formă de pană) și instalații de divizare a forței.
Încărcarea directă se realizează cu ajutorul greutăților și al forței gravitaționale a Pământului.
Realizarea instalațiilor multiplicatoare de forță se datorează faptului că la valori mari ale forței, încărcarea directă duce la creșterea erorilor și a consumului de metal, precum și la costuri economice ridicate. Totuși, chiar și în instalațiile de multiplicare a forței, valoarea forței este stabilită inițial cu ajutorul greutăților, care apoi crește cu ajutorul pârghiilor inegale ( până la 1MN), perechi de piston din diferite zone efective ( până la 10 MN) sau efect de pană (până la 5 MN?).
Pentru a reduce forța, pot fi folosite aceleași soluții de proiectare ca și pentru creșterea acesteia, dar cu un raport de transmisie mai mic de 1. Cu toate acestea, o astfel de soluție nu este viabilă din punct de vedere economic și are o funcționalitate limitată. Soluția cea mai acceptabilă pentru împărțirea forței este un dispozitiv cu modificarea unghiului de înclinare a axei unei mase cilindrice suspendate într-o suspensie aerostatică (Fig. 63).
Ca dispozitive de reglare a forței se folosesc șuruburi, pârghii, hidraulice, electromecanice etc. prese. Una dintre principalele cerințe pentru mijloacele de stabilire a forței este constanța valorii stabilite a forței în timp.
Măsurarea masei. La cântărire forta gravitationalaîn comparație cu o forță cunoscută generată prin următoarele metode:
Printr-o sarcină de masă cunoscută (metoda clasică);
Tensiune/compresie arc (echilibrul arcului)
Deformarea elementelor elastice rigide (deformațiile se măsoară prin metode electrice (scări electromecanice);
Dispozitiv pneumatic sau hidraulic (măsoară presiunea aerului sau a lichidului);
Electrodinamic cu ajutorul unei înfășurări de solenoid într-un câmp magnetic constant (valoarea măsurată este curentul);
Imersia corpului într-un lichid (adâncimea scufundării depinde de masa corpului).
În această conexiune distinge scalele mecanice (pârghie, arc, piston), electromecanice (cu traductoare capacitive, rezistente la deformare, inductive și piezoelectrice de deplasare sau deformare), optic-mecanice (cu oglindă sau dispozitiv de indicare prin interferență), radioizotop (absorbție și radiație împrăștiată). Principalele aplicații sunt cântare mecanice și electromecanice.
Cerințele pentru cântare pentru cântărire statică sunt stabilite de GOST 29329 - 92.
Cântarele pentru cântărire statică sunt clasificate după următoarele criterii.
După domeniul de aplicare(scop operațional) cântare se împart în: vagon; cărucior; auto; monorai; macara; marfă; pentru cântărirea animalelor; pentru cântărirea oamenilor; lift; pentru cântărirea laptelui; bagaje; comercial; medical; poștale.
Prin precizia cântăririi Cantarele de precizie sunt impartite in 4 clase: Clasa 1 - cantare de precizie deosebita; Clasa 2 - precizie ridicată; Gradul 3 - precizie medie; Gradul 4 - precizie normală. Standardul GOST 29329 - 92 se aplică cântarelor neautomate din clasele de precizie medie și convenționale.
Prin metoda de instalare la locul de funcționare, cântarul se împarte în: încorporat, cântar de mortare (cântarul de mortar este cântar mobile, a cărui platformă se află la același nivel cu podeaua camerei), podea, desktop, mobil, suspendat, staționar.
Tipul dispozitivului de echilibrare se disting cântare: mecanice, electromecanice (electronice - termenul „Cântar electronic” este aplicabil cântarelor de birou).
Cantare mecanice - cantare in care echilibrarea gravitatiei se realizeaza folosind diverse mecanisme. Există cântare, arc, hidraulice, pneumatice. Cântare în care dispozitivul de transmisie este o pârghie sau un sistem de pârghii se numesc cântare cu pârghie.
Cântare electromecanice - cântare cu un dispozitiv de echilibrare sub formă de traductor, în care gravitația este convertită într-un semnal electric.
După tipul dispozitivului de recepție a sarcinii Există cântare: buncăr, monorail, găleată, transportor, cârlig, platformă.
După metoda de atingere a poziţiei de echilibru balantele se disting: cu echilibrare automata, cu echilibrare semiautomata, cu echilibrare neautomata.
În funcție de tipul dispozitivului de citire Există cântare: cu un dispozitiv de citire analogic (cadran și scară), cu un dispozitiv de citire discret (digital).
Standardul GOST 29329-92 prevede următoarele principalele caracteristici ale cântarilor.
Intervalul scalei de verificare e- valoare condițională, exprimată în unități de masă și care caracterizează acuratețea scalelor.
Verificare pret diviziune pentru clasa de precizie „medie” 0,1 g ≤ e≤ 2 g la numărul de diviziuni de verificare n= 100…10000 și e≥5 g la n= 500…10000; pentru clasa de precizie "normal" e≥5 g la n= 100…1000. (n- numărul diviziilor de verificare, definit ca raport cea mai mare limită a cântarelor la prețul diviziunii de verificare).
Valorile valorii diviziunii de verificare ( e), intervale de scară ( d) și discretitatea eșantionării ( d d) în unităţi de masă se alege din intervalul: 1×10 a; 2×10 a și 5×10 a, unde a este un număr întreg pozitiv, un număr întreg negativ sau zero. Valoarea diviziunii de calibrare a cântarelor fără dispozitiv de citire auxiliar trebuie să corespundă valorii diviziunii scalei pentru cântare cu dispozitiv de citire analog și cu rezoluția de citire pentru cântare cu indicație digitală.
Valoarea valorii diviziunii sau rezoluția citirii masei, precum și valoarea valorii diviziunii de calibrare sunt indicate pe cântare sau în documentația operațională a acestora.
cea mai mare(NIP) si cel mai mic(NmPV) limitele de cântărire- cele mai mari și mai mici valori ale masei, la care se asigură conformitatea cântarelor cu cerințele documentelor de reglementare.
Limita maximă de cântărire (LEL) furnizată de GOST 29329-92 este de la 200 g la 500 de tone (intervalul valorilor LEL nu corespunde seriei de numere preferate).
Cea mai mică limită de cântărire - pentru clasa de precizie, media este luată egală cu 20 e; pentru clasa de precizie obișnuită - 10 e. Unde e- prețul diviziunii de verificare.
Limitele erorii greutățile sunt normalizate în funcție de NmPV și clasa de precizie și variază de la 0,5∙e la 1,5∙e în timpul verificării inițiale la întreprinderile: producător și reparații. În timpul funcționării și după reparații la întreprinderea de exploatare - de la 1,0∙е la 2,5∙е. Limitele erorii dispozitive de setare la zero-±0,25 e.
Există următoarele tipuri cântare de echilibru pentru măsurarea masei: laborator (analitic, cadran, electronic, cu braț egal), cadran de birou, bascul de numărare, platformă mobilă (cântar, cadran, poștă).
Principiul de funcționare al unei balanțe cu pârghie este de a echilibra momentul creat de forța gravitațională din masa măsurată, momentul de greutate al greutății sau al sarcinii.
Următoarele opțiuni de traductor sunt implementate în cântare:
Cu masa de echilibrare variabila: maneta cu cantar si greutati; pârghie cu greutăți deasupra capului;
Cu lungime variabilă a pârghiei: pârghie cu greutăți mobile; pârghie cu greutatea rolei;
Unghi variabil: Cuadrant; contragreutate.
Cerințele pentru parametrii cântarelor cu pârghie de uz general sunt stabilite prin GOST 14004.
În funcție de limita maximă de cântărire, cântarele de uz general se împart în trei grupe: - desktop (până la 50 kg); - mobil si mortare (50 - 6000 kg); - staționar (vagon, auto, lift) (de la 5000 la 200000 kg).
Cea mai mică limită de cântărire este de 20 d (prețul diviziunii d-scale) pentru cântare de birou și 5% din P max pentru restul.
Cântarele cu pârghie sunt utilizate împreună cu greutăți, care, în funcție de scop, sunt împărțite în greutăți de uz general, de referință și de destinație specială. Ultimul grup include greutăți de referință (utilizate pentru a îmbunătăți acuratețea citirii balanțelor de laborator), greutăți condiționate (concepute pentru a completa balanțe și alte dispozitive cu un raport al brațelor unui sistem de pârghie de 1:100), greutăți încorporate în balanțe și greutăți utilizate în cântare și dozatoare tehnologice.
Din punct de vedere structural, greutățile de uz general sunt realizate sub formă de sârmă, o placă poligonală (triunghiulară, pătrată sau pentagonală), un cilindru cu cap, un paralelipiped. Valoarea nominală a masei greutății este luată dintr-un interval de valori 1.10 n , 2.10 n , 5.10 n (n este orice număr întreg pozitiv sau negativ). Standard GOST 7328 - 2001 „Greutăți. Specificații generale” prevede eliberarea greutăților cu o greutate de la 1 mg la 5000 kg. În funcție de toleranța de fabricație, greutăților li se atribuie clase de precizie: E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 2, M 3 (în ordinea descrescătoare a preciziei). Greutățile pot fi furnizate sub formă de seturi, a căror compoziție este formată în conformitate cu recomandările GOST 7328 - 2001.
Un exemplu de simbol în documentația unei greutăți de 500 g din clasa de precizie F 1: Greutate 500 g F 1 GOST 7328-2001. Set de greutăți: Set (1 mg - 1 kg) E 2 GOST 7328 - 2001.
La balanțele cu arc, elementul sensibil este un arc (compresiune, tensiune, spirală etc.), a cărui deformare este proporțională cu forța gravitațională. Valoarea deformarii este măsurată direct sau supusă unei transformări suplimentare.
În cântarele electronice, ca convertor primar sunt utilizați două tipuri principale de senzori: piezoquartz și rezistenți la deformare.
Cântarele formează un grup separat pentru cântărirea vehiculelor în mișcare . General cerinte tehnice sunt date în GOST 30414-96.
Standardul se aplică cântarelor concepute pentru cântărirea în mișcare sau pentru cântărirea și cântărirea statică în mișcare a următoarelor vehicule: vagoane de cale ferată (inclusiv cisterne), cărucioare, trenurile acestora, vagoane, remorci, semiremorci (inclusiv cisterne), autotrenuri.
Tabel 7. Balante mecanice
În funcție de proiectarea dispozitivului de recepție a sarcinii, acesta poate determina sarcina imediat din întregul vagon (cărucior, mașină, remorcă, semiremorcă) sau autonom - simultan sau pe rând - de la fiecare boghiu, pereche de roți (ax) sau din fiecare roată.
În funcție de valorile normalizate ale caracteristicilor metrologice, scalele sunt împărțite în patru clase de precizie: 0,2; 0,5; unu; 2. Desemnarea clasei de precizie corespunde erorii permise în timpul funcționării. În același timp, în intervalul de la LmLL la 35% LEL inclusiv, aceasta este eroarea redusă, valoarea de normalizare pentru care este de 35% LEL. În intervalul de peste 35% LEL la LEL, clasa de precizie determină eroarea relativă de măsurare.
În timpul verificării sau calibrării inițiale, erorile admisibile sunt reduse de 2 ori.
Măsurarea debitului
Debitul este cantitatea de substanță care curge printr-o anumită secțiune a conductei pe unitatea de timp. Distingeți între costurile de volum și de masă. Se numesc instrumente de măsurare a debitului debitmetre. Varietatea debitmetrelor este determinată nu numai de soluții constructive, ci și de principiile de funcționare care sunt implementate în acestea. Luați în considerare cele mai utilizate opțiuni.
Contoare de volum. Principiul de funcționare a contoarelor volumetrice se bazează pe măsurarea directă a volumelor mediului măsurat folosind camere de măsurare cu un volum cunoscut și numărarea numărului de porțiuni care au trecut prin contor. Cel mai comun contor volumetric al substanțelor lichide este un contor cu roți dințate ovale (Fig. 64) Roțile dințate ovale 1 și 2, plasate în carcasa 3, se rotesc din cauza diferenței de presiune P 1 și P 2. Pentru o rotație a angrenajelor, cavitățile de măsurare, al căror volum este cunoscut cu precizie V1 și V2, sunt umplute de două ori și golite de două ori. Axa uneia dintre angrenaje rotește mecanismul de numărare situat în afara carcasei 3. Contor caracterizat precizie ridicată de măsurare (eroare 0,5 ... 1%), pierdere scăzută de presiune, independență a indicațiilor față de vâscozitate, cuplu semnificativ. Dezavantajul acestor contoare este necesitatea unei bune filtrari a mediului masurat, precum si nivel inalt zgomot acustic.
Orez. 64. Schema unui contor cu roți dințate ovale
Pentru măsurarea debitelor de gaz se folosesc contoare rotative de gaz, al căror principiu de funcționare este similar cu cel al contoarelor cu roți dințate ovale. Sunt utilizate pentru măsurarea debitelor de la 40 la 40.000 m/h și au clasele de precizie 2 și 3.
Contoarele de volum pentru măsurarea debitului de lichid includ contoare cu vâsle, caracterizat printr-o limită superioară de măsurare de 100 ... 300 m/h și clase de precizie de 0,25 și 0,5.
Contoare de viteză vă permit să setați debitul în funcție de dependența vitezei de rotație a rotorului axial sau tangențial de debitul volumetric. Dacă un tahogenerator și un voltmetru sunt conectate în serie la rotor (Fig. 65), atunci debitul poate fi judecat din citirea voltmetrului. Și puteți conecta un turator și puteți măsura consumul pentru o anumită perioadă de timp. Clasa de precizie a instrumentelor 1; 1,5; 2 la debite 3…1300 m/h.
Figura 65 prezintă, de asemenea, un contor de mare viteză cu o turbină tangenţială 1. (Numărul 2 indică un filtru.) Astfel de contoare sunt utilizate la un debit de până la 3 ... 20 m3/h şi au o clasă de precizie 2 și 3.
Debitmetre cu clapete. Unul dintre cele mai comune principii pentru măsurarea debitului de lichide, gaze și abur este principiul căderii variabile de presiune pe orificiu.
Avantajele acestei metode sunt: simplitate și fiabilitate, fără piese în mișcare, cost redus, capacitatea de a măsura aproape orice debit, posibilitatea de a obține caracteristicile de calibrare ale debitmetrelor prin calcul.
Orez. 65. Schema unui contor de mare viteză cu rotoare axiale și tangențiale.
1 - redresor cu jet, 2 - mecanism de transmisie, 3 - dispozitiv de numarare, 4 - camere, 5 - pereche melca, 6 - rotor.
În conformitate cu principiul de mai sus, un dispozitiv de îngustare este instalat în conductă. Viteza de curgere prin orificiul orificiului este mai mare decât înaintea acestuia, în urma căreia se creează o cădere de presiune pe orificiu, măsurată cu un manometru diferenţial. Citirea manometrului de presiune diferențială depinde de viteza de curgere în restricție sau de debitul. Schemele dispozitivelor standard de îngustare și punctele de conectare ale ramurilor manometrului diferenţial sunt prezentate în Figura 66.
Orez. 66 Scheme de dispozitive de îngustare: a) diafragmă, b) duză standard, c) duză Venturi, d) Tub Venturi
Debitmetre în jur (rotametre).În aceste debitmetre, corpul aerodinamic (flotor, piston, supapă, placă rotativă, bilă etc., exemple din figurile 67 și 68) percepe un efect de forță de la fluxul care se apropie, care crește odată cu creșterea vitezei de curgere și mișcă corpul aerodinamic. Greutatea corpului aerodinamic sau forța arcului servește drept forță de contracarare. Debitmetrele sunt proiectate astfel încât mișcarea corpului raționalizat să fie însoțită de o modificare a zonei de curgere pentru trecerea lichidului sau a gazului. În acest caz, o creștere a debitului duce la o creștere a zonei de curgere. Ca urmare, debitul scade. Un astfel de feedback negativ duce la stabilizarea poziției corpului raționalizat. Semnalul de ieșire al traductoarelor de debit considerate este deplasarea corpului raționalizat.
Orez. 67. Scheme de conversie a elementelor debitmetrelor a) flotor, b) supapă, c) piston
Orez. 68. Scheme de debitmetre în jurul: a), b) - tip flotor; c), d) - tip robinet; e) - tip piston.
Denumirile din figuri.
Figura a: 1 - tub conic de sticlă, 2 - plutitor, 3 - opritor plutitor, 4 - scară.
Figura b: 1 - un flotor cilindric cu o gaură în mijloc, 2 - o tijă fixă de secțiune conică, 3 - un tub cilindric de sticlă.
Figura c: 1 - supapă, 2 - diafragmă inelară, 3 - carcasă metalică, 4 - tijă, 5 - miezul elementului traductor diferenţial 7, 6 - tub de oţel nemagnetic.
Figura d: 1 - clapete de aer, 2 - duză pneumatică, 3 - magnet, 4 - tub din material nemagnetic, 5 - miez, 6 - supapă, 7 - burduf.
Figura e: 1 - greutăți, 2 - piston, 3 - miez, 4 - bobină de inducție, 5 - canal pentru furnizarea presiunii de ieșire în spațiul peste piston, 6 - ieșire dreptunghiulară din spațiul sub piston.
Rotametrele cu un semnal pneumatic de ieșire de 0,02 ..0,1 MPa produc clase de precizie 1,5 și 2,5.
În plus față de tipurile enumerate, pentru măsurarea debitului sunt utilizate debitmetre cu nivel variabil, electromagnetice, termice (calorimetrice) și alte debitmetre.
Literatură
1.Rannev G.G., Tarasenko A.P. Metode și mijloace de măsurare.- 2004.
2. Brindley K. Convertizoare de măsurare. Manual de referință - 1991.
3. Kozlov M.G. Metrologie și standardizare. Ghid de studiu.- 2004.
4. Bolton. Ghid de buzunar inginer metrolog.- 2002.
5. Hart Z. Introducere în tehnologia de măsurare.- 1998.
6. Dimov Yu.V. Metrologie, standardizare și certificare. Manual. - 2010.
1.Metode și mijloace de măsurare a mărimilor electrice…………………………..1
1.1.Măsuri ale mărimilor electrice…………………………………………………………..1
1.2.Instrumente electrice de măsură……………………………………………………….4
1.3 Osciloscoape. Instrumente digitale…………………………………………..10
1.4.Traductoare de măsurare analogice…………………………..14
1.5.Măsurarea mărimilor electrice………………………………………………………17
2.Măsurătorile mărimilor magnetice…………………………………………………………………………………….25
3. Măsurarea cantităților neelectrice…………………………………………………………...28
3.1.Traductoare de măsurare………………………………………… ...28
3.2.Măsurători de lungimi și unghiuri……………………………………………………..35
3.3.Măsurarea temperaturii……………………………………………………..39
3.4.Măsurarea presiunii…………………………………………………….…46
3.5.Măsurarea forței și a masei…………………………………………………………………..50
3.6 Măsurarea debitului………………………………………………………………… .55
