Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 183

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Электролитические преобразователи. Электролитические преобра­ зователи основаны на зависимости электрического сопротивления раствора электролита от его концентрации. Они применяются для измерения концентраций растворов.

Па рис. 241 для примера показаны графики зависимостей удель­ ной электропроводности некоторых растворов электролитов от кон­

центрации растворенного вещества. Из

этого рисунка

следует, что

в определенном диапазоне изменения концентрации

зависимость

электропроводности (сопротивления) от

концентрации однозначна

и может быть использована для определения последней.

Рпс . 241. Зависимость удельной

Рис.

242. Лаборатор-

электропроводности растворов элек-

ный

электролитиче-

тролнтов от концентрации раство-

скніі

преобразователь

репного вещества

 

 

Преобразователь, применяемый в лабораторных условиях для измерения концентрации, представляет собой сосуд с двумя электро­ дами (электролитическая ячейка — рис. 242).

Для промышленных непрерывных измерений преобразователи выполняются проточными, причем часто используются конструкции, в которых роль второго электрода играют стенки сосуда (металличе­ ского).

Размеры, форма сосуда и электродов выбираются с учетом желае­ мого диапазона изменения сопротивления ячейки при изменении кон­ центрации раствора и с учетом расхода раствора. Материал сосуда и электродов зависит от природы электролита.

Электропроводность растворов сильно зависит от температуры. В первом приближении эта зависимость выражается таким уравне­ нием:

 

x =

» t 0 ( l - f - P 0 .

 

 

где к — электропроводность

при

начальной температуре

(18° С);

ß — температурный

коэффициент

электропроводности

(для

раство­

ров кислот, оснований и солей ß

= 0,016 ~- 0,024 1/°

С).

 

Таким образом,

при использовании электролитических

преоб­

разователей возникает задача по устранению влияния температуры.

11* 327

Эта задача

решается путем стабилизации температуры

раствора

с помощью

холодильника (нагревателя) или применения

схем тем­

пературной компенсации. Для температурной компенсации обычно используются медные термосопротивления, так как температурные коэффициенты меди и растворов электролитов имеют противополож­ ные знаки.

При прохождении постоянного тока через преобразователь про­ исходит электролиз раствора, что приводит к искажению результа­

тов измерения. Поэтому измерения сопротивления раствора

обычно

Щ %

проводятся на переменном токе (700—1000 Гц).

Электролитический преобразователь

обычно

I

0 Ulz J

Рис . 243. Магнитопровод с зазором и двумя обмотками

включается в схему моста.

Индуктивные преобразователи. Индуктив­ ные преобразователи основаны на зависимости

индуктивности или

взаимной

индуктивности

обмоток

на магнитопроводе от

положения от­

дельных

элементов магнитопровода.

Коэффициент самоиндукции обмотки, распо­

ложенной на магнитопроводе (рис. 243),

 

L ,

w l

 

где Z M

— магнитное сопротивление магнитопровода;

— число

витков

обмотки.

 

Коэффициент взаимной индуктивности двух обмоток, расположен­ ных на том же магнитопроводе,

M = WyW^/Zu,

где wt и w2 — число витков первой и второй обмоток. Магнитное сопротивление определяется выражением

где RM

= У —

активная составляющая

магнитного со­

 

Là

 

PoM-isi + U.0S

 

 

 

г — 1

(рассеиванием магнитного потока

пренебрегаем);

противления

 

hi sb

Мч ~

соответственно

длина, площадь поперечного сечения и

относительная магнитная проницаемость і-го участка магнитопро­

вода;

ро —- магнитная постоянная;

б — длина

воздушного

зазора;

s — площадь поперечного сечения

воздушного

участка магнитопро­

вода;

хш — -Р/соФ2 — реактивная ч составляющая магнитного

сопро­

тивления; Р — потери в магнитопроводе, обусловленные вихревыми токами и гистерезисом; со — угловая частота; Ф — магнитный поток в магнитопроводе.

Эти соотношения показывают, что коэффициенты самоиндукции и взаимной индуктивности можно изменять, например, воздействуя на длину воздушного зазора магнитопровода о, сечение воздушного участка магнитопровода s, на потери в магнитопроводе и другими путями.

328

На рис. 244 схематически показано несколько типов различных индуктивных преобразователей.

Индуктивный преобразователь (рис. 244, а) представляет собой электромагнит 2 с обмоткой 1 и подвижным якорем 3, перемещаю­ щимся под действием измеряемой величины. Изменение длины воз­ душного зазора ô приводит к изменению индуктивности обмотки L . Зависимость L — f (ô) нелинейна. Такой преобразователь приме­ няется обычно при перемещениях якоря на 0,01—5 мм. В преобразо­ вателе (рис. 244, б) под действием измеряемой величины изменяется

—0 e^J

Рис. 244. Индуктивные преобразователи: а — с изменяю­ щимся зазором; б — с изменяющейся площадью зазора; в — дифференциальный; г — дифференциальный трансформа­ торного типа; д — дифференциальный трансформаторный с не­ замкнутой магнитной цепью; е — с, перемещающимся сер­

дечником из неферромагнитного материала

площадь воздушного зазора, что также приводит к изменению ин­ дуктивности обмотки. Эти преобразователи используются для из­ мерения перемещений до 15 мм.

Якорь в индуктивном преобразователе испытывает усилие при­ тяжения со стороны электромагнита, которое определяется произ­

водной от энергии магнитного поля

по перемещению якоря:

F = *Kü -

1

 

 

 

dô

dà\

2 ) '

 

где WM — энергия магнитного

поля; L —- индуктивность

преобразо­

вателя; / — ток, проходящий

через обмотку преобразователя.

Широко распространены индуктивные дифференциальные пре­

образователи (рис. 244, в), в которых

под воздействием

измеряемой

величины одновременно и притом с разными знаками изменяются два

зазора двух

электромагнитов. Дифференциальные

преобразователи

в сочетании

с соответствующей схемой (обычно

мостовой) имеют

329

более высокую чувствительность, чем обычные преобразователи, дают возможность уменьшить нелинейность функции преобразования, ис­ пытывают меньшее влияние внешних факторов. В этих преобразо­ вателях результирующее усилие на якорь со стороны электромаг­ нитов меньше, чем в недифференциальных преобразователях.

Применяются также индуктивные дифференциальные преобразо­ ватели трансформаторного типа (рис. 244, г), в которых две секции первичной обмотки включены согласно, а две секции вторичной об­ мотки—встречно. При питании первичной обмотки переменным током и при симметричном положении якоря относительно электро- , магнитов э. д. с. на выходных зажимах равна нулю. При перемеще­ нии якоря возникает сигнал.

Для преобразования сравнительно больших перемещений (до 50—100 мм) применяются индуктивные преобразователи с незамк­ нутой магнитной цепью. На рис. 244, д схематически показано устройство дифференциального трансформаторного индуктивного преобразователя с незамкнутой магнитной цепью, широко исполь­ зуемого в настоящее время для передачи показаний различных не­ электрических приборов (манометров, дифманометров). В этом пре­ образователе обмотки включены так же, как и у предыдущего пре­ образователя.

На рис. 244, е изображен преобразователь, в котором при пере­ мещении металлической неферромагнитной пластины изменяются

потери на

вихревые токи и в результате изменяется индуктивность

обмотки.

Подбирая форму пластины, можно получить зависимость

L — f (х)

любого

вида.

Конструкция

преобразователя определяется главным образом

величиной измеряемого перемещения. Габариты преобразователя выбирают, исходя из необходимой мощности выходного сигнала и технических требований.

Для измерения выходного параметра индуктивных преобразова­ телей наибольшее применение получили мостовые схемы (равновес­ ные и неравновесные), а также компенсационная схема (в автомати­ ческих приборах) для дифференциальных трансформаторных преоб­ разователей (рис. 244, д).

Индуктивные преобразователи используются для измерения пе­ ремещения и других неэлектрических величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие, давление, момент и т. д.).

Индуктивные преобразователи имеют преимущества перед дру­ гими преобразователями перемещений. Они дают на выходе сигнал значительной мощности, что позволяет в некоторых случаях обхо­ диться без усилителя. Кроме того, эти преобразователи просты по конструкции и надежны в работе. ,

Недостатком их является наличие обратного воздействия пре­

образователя на измеряемый

объект

(воздействие

электромагнита

на якорь) и влияние инерции

якоря

на частотную

характеристику

прибора.

 

 

 

Емкостные преобразователи. Емкостные преобразователи осно­

ваны на зависимости

электрической емкости конденсатора от раз-

!

330

Смотрите также файлы