非電量的電測量

非電量的電測量用電學方法測量各種非電量(位移、力、溫度等)是藉助於將非電量轉換成電相關量的裝置和儀器,這些量是用電測量儀器測量的。以測量的非電量為單位校準的天平。

將非電量轉換為電量的轉換器或根據任何電或磁參數(電阻、電感、電容、磁導率等)在被測量的影響下發生變化而分為參量的傳感器,以及一種發電機被測非電量轉化為e。 ETC。 (感應、熱電、光電、壓電等)。參量轉換器需要外部電源,發電機組本身就是電源。

同一個換能器可以用來測量不同的非電量,反過來,任何一個非電量的測量都可以用不同類型的換能器來完成。

除了轉換器和電測量設備外,測量非電量的裝置還有中間連接——穩定器、整流器、放大器、測量電橋等。

要測量線性位移,請使用電感傳感器——當移動連接到運動部件的鐵磁磁路或電樞時,其電氣和磁路參數會發生變化的電磁設備。

為了將顯著位移轉換為電氣值,使用了帶有可移動鐵磁平移移動磁導體的換能器(圖 1,a)。由於磁路的位置決定了轉換器的電感(圖 1,b),因此也決定了它的阻抗,因此電能源的穩定電壓和恆定頻率的交流電壓饋入電路轉換器,根據電流,可以估計機械連接到磁路的部件的運動......儀器的刻度以適當的測量單位刻度,例如以毫米(mm)為單位。

具有可移動鐵磁磁路的電感轉換器:a - 設備圖,b - 轉換器電感與其磁路位置的依賴關係圖

米。 1. 帶有可移動鐵磁磁路的電感轉換器:a——器件圖,b——轉換器的電感與其磁路位置的依賴關係圖。

為了將小位移轉換成便於電測量的值,採用帶有線圈和電樞(圖 2,a)的馬蹄形形式的可變氣隙傳感器,電樞與運動部件牢固連接。電樞的每次運動都會導致電流/線圈中的變化(圖 2,b),這使得電氣測量設備的刻度可以以測量單位進行校準,例如,以微米 (μm) 為單位,在具有穩定頻率的恆定交流電壓下。

具有可變氣隙的電感轉換器

米。 2. 具有可變氣隙的電感轉換器:a — 器件圖,b — 轉換器線圈電流對磁系統中氣隙的依賴關係圖。

具有兩個相同磁系統和一個共用電樞的差分感應轉換器,與兩個磁路對稱放置,具有相同長度的氣隙(圖 3),其中電樞從其中間位置的線性運動改變了兩個氣隙同樣,但有各種跡象破壞了預平衡四線圈交流電橋的平衡。這使得可以根據電橋測量對角線的電流來估計電樞的運動,如果電樞以恆定頻率的穩定交流電壓接收功率的話。

差分感應轉換器的裝置示意圖

米。 3. 差分電感變換器裝置方案。

用於測量各種結構的零件和組件中發生的機械力、應力和彈性變形 - 張力傳感器,變形時,與被研究的零件一起改變它們的電阻。通常,應變計的電阻為數百歐姆,其電阻的相對變化為十分之一,並取決於變形,在彈性極限內,變形與施加的力和由此產生的機械應力成正比。

應變片由直徑為0.02-0.04mm的高阻鋸齒形線(康銅、鎳鉻合金、錳銅)或經特殊加工的厚度為0.1-0.15mm的銅箔製成,用兩層薄紙之間的膠木清漆並經過熱處理(圖 4,a)。

張力計

米。 4、張力計:a——裝置示意圖:1——可變形部分,2——薄紙,3——導線,4——膠水,5——接線端子,b——不平衡電阻橋接臂的電路。

製造的應變片用一層非常薄的絕緣膠粘在一個清洗乾淨的可變形部件上,這樣部件的預期變形方向與線環長邊的方向一致。當主體變形時,膠合應變片會感知到相同的變形,由於傳感線的尺寸及其材料結構的變化會改變其電阻,從而影響線的比電阻。

由於應變計電阻的相對變化與所研究物體的線性變形成正比,因此與內部彈性力的機械應力成正比,因此,使用檢流計在測量對角線上的讀數預平衡電阻橋,其中一個臂是應變片,可以估計測量的機械量的值(圖 4,b)。

使用不平衡電阻橋需要穩定電源電壓或使用磁電比作為電測量裝置,其讀數的電壓變化在刻度上標稱電壓的±20%以內該設備沒有顯著影響。

使用熱敏和熱電傳感器測量各種介質的溫度... 熱敏傳感器包括金屬和半導體熱敏電阻,其阻值在很大程度上取決於溫度(圖 5,a)。

最普遍的是用於測量 -260 至 +1100°C 溫度範圍的鉑熱敏電阻和用於 -200 至 +200°C 溫度範圍的銅熱敏電阻,以及具有負電阻係數的半導體熱敏電阻 - 熱敏電阻,與金屬熱敏電阻相比具有高靈敏度和小尺寸的特點,用於測量 -60 至 +120°C 的溫度。

為了保護溫度敏感傳感器免受損壞,它們被放置在一個底部密封的薄壁鋼管中,並帶有一個用於將導線連接到不平衡電阻橋導線的裝置(圖 5,b),這使得它成為可能沿測量對角線的電流估計測量的溫度。用作儀表的磁電比的刻度以攝氏度 (°C) 為單位。

熱敏電阻

米。 5. 熱敏電阻:a——金屬相對電阻變化對溫度的依賴關係圖,b——將熱敏電阻連接到不平衡電阻橋臂的電路。

熱電溫度傳感器——熱電偶、小電勢的產生等c. 在加熱兩種不同金屬的化合物的影響下,將它們放置在測量溫度區域的保護性塑料、金屬或瓷殼中(圖 6,a,b)。

熱電偶

米。 6. 熱電偶:a——d 的依賴關係圖等。 p. 用於熱電偶的溫度:TEP-鉑-銠-鉑,TXA-鉻鎳合金,THK-鉻鎳鈷合金,b-使用熱電偶測量溫度的裝配圖。

熱電偶的自由端通過同質導線連接到磁電毫伏表,其刻度以攝氏度為單位。最廣泛使用的熱電偶是:鉑銠 - 鉑用於測量高達 1300 °C 和短時間高達 1600 °C 的溫度,鉻鎳鋁用於對應於指定範圍的溫度 - 1000 °C 和 1300 °C 和chromel- bastard,專為長期測量高達 600°C 和短期 - 高達 800°C 的溫度而設計。

用於測量各種非電量的電氣方法。它們在實踐中得到廣泛應用,因為它們提供高測量精度,測量值範圍廣泛,允許在距離受控對象位置相當遠的位置進行測量和記錄,並且還可以在難以到達的地方進行測量。

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