Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

валик. В качестве привода для протяжки ленты используется не­ большой однофазный синхронный двигатель. Для движения ленты по ее краям делают отверстия (перфорацию) в, в которые входят штифты движущего валика лентопротяжного механизма.

Скорость перемещения ленты зависит от скорости изменения из­ меряемой величины: чем быстрее изменяется измеряемая величина, тем больше должна быть скорость ленты.

На бумажную ленту наносится типографским путем шкала, горизонтальная ось которой размечается в единицах измеряемой величины, а вертикальная — в единицах времени.

то'-0,1

W3L

120Щ2

Рис. 127. Детали устройства самопишущего прибора с записью

вкриволинейных координатах: я — перо; б — диаграммная бумага

Вцелях использования стандартной бумаги горизонтальная ось часто разбивается на равномерные деления. Отсчет измеряемой вели­ чины в этом случае производится с помощью масштабной линейки, обычно прилагаемой к прибору.

Запись показаний прибора в прямоугольных координатах облег­ чает последующую обработку диаграммы, например, путем планимет­ рирования, а также чтение ее. Однако при записи показаний в пря­ моугольных координатах усложняется конструкция измеритель­ ного механизма, увеличиваются вес его подвижной части и момент инерции последней. По этим причинам советские приборострои­ тельные заводы выпускают самопишущие приборы преимущественно с записью в криволинейных координатах.

цилиндра 2 со впаянным стеклянным капилляром 3. С противоположной стороны капилляра находится противовес 4, с помощью которого создается необходимый

188

(минимальный) нажим пера на бумагу. При движении бумаги перо, находясь в непрерывном соприкосновении с бумагой, чертит на ней линию, отображаю­ щую перемещение стрелки. На диаграммной бумаге нанесена координатная сетка в криволинейных координатах. Поперечные линии координатной сетки имеют отметки времени, соответствующие скорости движения бумаги 60 мм/ч. Измерение величины производится с помощью

бумагой в этих приборах чаще всего составляет один оборот в сутки, и они при­ годны для записи очень медленно изменяющихся величин. Достоинством записи на дисковой диаграмме является ее наглядность и удобство фиксирования конт­ ролируемой величины за сутки или за смену.

Самопишущие приборы с точечной записью. Такие приборы приме­ няются в тех случаях, когда по условиям измерений не представля­ ется возможным использовать измерительный механизм с большим вращающим моментом, а также при необходимости.

записи одним прибором пооче­ редно значений нескольких из­ меряемых величин.

В качестве примера можно указать на измерение темпера­ тур термоэлектрическими пиро­ метрами, в которых из-за малых значений термо-э. д. с. и токов применение измерительного ме­ ханизма с большим вращающим моментом без промежуточного усиления практики невозможно.

Запись в самопишущих при­ борах этого типа производится также на бумажной ленте, которая передвигается и собирается с по­

мощью таких же приспособлений, как и у приборов с непрерывной записью. От последних приборы с точечной записью (рис. 129), отличаются тем что в них отсутствуют перо и чернильница и запись производится непосредственно стрелкой 3, периодически прижимаю-

189

щей к бумаге 1 красящую ленту 5. Вследствие нажима стрелки от красящей ленты на бумаге получается точка.

Прижатие стрелки 3 и ее освобождение производятся с помощью дуги 4, которая периодически поднимается, освобождая стрелку 3, и затем, опускаясь, прижимает ее через ленту 5 к бумаге 1. В про­ межутке между опусканиями дуги стрелка устанавливается в соответ­ ствии со значениями измеряемой величины. Дуга 4 приводится в движение электрическим двигателем (на рис. 129 не показан). Бу­ мага 1, намотанная на валик 6, проходит через направляющую 2, расположенную под красящей лентой 5 и обеспечивающую опору для

17

16

15

Рдс. 130. Вид точечной записи шести измеряемых ве­ личин

стрелки 3 и дуги 4 при печатании точки. С направляющей 2 бумага 1 захватывается за отверстия по ее краям штифтами ведущего ва­ лика 7, приводимого в движение тем же электрическим двигателем, который приводит в действие дугу 4.

Далее бумага поступает на собирающий механизм (моталку), представляющий собой валик, приводимый в движение тем же двигателем.

Скорость движения бумаги в этих приборах 20—120 мм/ч. Опу­ скание дуги 4 происходит от одного до трех раз в минуту. Точки на бумаге, если только измеряемая величина изменяется не очень быстро,

Так как стрелка прижимается к прямолинейной направляющей, над которой натянута красящая лента, то запись получается в пря­ моугольных координатах, несмотря на то, что стрелка движется но дуге.

190

Один il тот же прибор с точечной записью может быть использо­ ван для записи нескольких измеряемых величин. В этом случае чаще всего применяются несколько красящих лент различного цвета, расположенных параллельно друг другу над направляющей, к ко­ торой прижимается стрелка.

Эти ленты периодически перемещаются вперед и назад, вслед­ ствие чего над направляющей перед каждым опусканием дуги пооче­ редно оказывается каждая из лент.

С помощью уже упомянутого ранее электродвигателя одновремен­ но и синхронно с перемещением красящих лент производится поочередное приключение (например, термопара) к измерительному механизму прибора. Вследствие этого на ленте получается нес­ колько кривых различного цвета. Такие приборы называются само­ пишущими приборами с многократной записью.

На рис. 130 показан вид точечной записи шести измеряемых ве­ личин на диаграммной бумаге самопишущего прибора.

24. Светолучевые осциллографы

Назначение и устройство. Светолучевые осциллографы широко применяются для наблюдения и регистрации изменяющихся во времени величин.

Современные осциллографы имеют несколько осциллографических гальванометров (вибраторов) для одновременного наблюдения и регистрации ряда процессов. Чаще всего выпускаются осцил­ лографы с тремя, шестью и восьмью гальванометрами. Известны конструкции осциллографов с 50 гальванометрами, что позволяет одновременно наблюдать и регистрировать соответствующее число измеряемых величин.

Светолучевые осциллографы применяются для исследования периодических процессов, частота которых не превышает 15 ООО Гц.

Наиболее распространены гальванометры магнитоэлектрической системы.

Па рис. 131, а изображена принципиальная схема оптической системы и приспособлении для наблюдений и записи параметров изучаемого процесса. Луч света от лампы 1, проходя через конденсорную линзу 2, диафрагму 3 и трехгранную призму 4, попадает на зеркальце гальванометра 10. Отраженный от зеркальца световой луч частично проходит через цилиндрическую линзу 6, фокусирующую луч на поверхность фотопленки 7 (светочувствительной бумаги). Часть светового луча при помощи линзы§ направляется к поверхности многогранного зеркального барабана 9, а от него на матовый стек­ лянный экран 5 для визуального наблюдения процесса.

Если, например, через гальванометр пропустить исследуемый переменный ток, то подвижная часть гальванометра будет совершать колебания. При неподвижных фотопленке 7 и барабане 8 на экране 5 будет видна световая полоса, а на фотопленке после ее проявле­ ния — черная полоса. Если же барабана заставить вращаться с такой постоянной скоростью, при которой время поворота зеркального

191

барабана на угол ß равно 1;Т (к — целое число и Т — период иссле­ дуемой кривой), то на экране появится неподвижная кривая изу­ чаемого тока. На фотопленке при ее движении эта кривая будет зафиксирована в виде осциллограммы, которая показана на рис. 131. б.

Описанный процесс получения кривой с помощью вращающегося зеркального барабана называется разверткой. Масштаб по оси ор­ динат кривой зависит от чувствительности гальванометра. Масштаб по горизонтальной оси (оси времени) определяется при помощи специального приспособления, называемого отметчиком времени. Су­ ществуют различные конструкции отметчиков времени.

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Применяются отметчики времени оптико-механического типа. Та­ кой отметчик времени состоит из неподвижного зеркала, вокруг которого вращается барабан с несколькими (например, десятью) щелями, приводимый в движение синхронным двигателем через редуктор. Если на неподвижное зеркало направить луч света, про­ ходящий через вращающийся барабан, то на фотоленту будут попа­ дать световые импульсы с определенными интервалами времени, зависящими от установленного передаточного числа редуктора бара­ бана со щелями 1 .

В качестве отметчика времени может быть использован один из гальванометров, если его питать переменным током известной ча­ стоты.

Ось времени на осциллограмме (рис. 131, б) отмечается при по­ мощи специального зеркала. Отраженный от этого зеркала луч по-

1 Такой отметчик времени применен в осциллографе типа Н115, описание которого приведено дальше.

192

падает на ленту и экран, фиксируя на них прямую линию. Таких зеркал может быть несколько. В результате на осциллограмме полу­ чаются тонкие линии, отстоящие друг от друга на определенном расстоянии.

Конструктивное оформление осциллографа весьма разнообразно.

Устройство и теория осциллографических гальванометров. Устрой­ ство магнитоэлектрического петлевого гальванометра показано на рис. 132. Гальванометр состоит из постоянного магнита 1, в воз­ душном зазоре которого помещена подвижная часть. Подвижная часть выполнена в виде петли, образованной ленточками 2, которые натянуты на призмах 3. На петле укреплено зеркальце 4. Магнит

с общим магнитом для гальванометров, и число одновременно дей­ ствующих рамочных гальванометров может быть велико. Рамочные гальванометры по сравнению с петлевыми имеют более высокую чувствительность, но зато момент инерции их подвижной части больше, и поэтому они имеют меньший частотный диапазон.

вращающий момент. Если ток переменный, вращающий момент каждую половину периода будет менять свой знак, и при малой инерционности подвижной части последняя будет совершать коле­ бательное движение. На рис. 133 схематически показано положение петли в магнитном поле. Мгновенное значение вращающего момента, созданного парой сил F,

Mt — Вsi cos а,

где В — индукция в зазоре; s — площадь петли; і — мгновенное значение тока.

Угол а в гальванометре невелик, обычно не превышает несколь­ ких градусов. По этой причине без большого ущерба для точности