Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Измеряемое усилие передается через металлическую прокладку 3, прилегающую к диску 1 по сферической поверхности. При наличии нагрузки пластина 4 про­ гибается, что фиксируется проволочными преобразователями. Преобразователи включаются в мостовую схему.

При номощн такого динамометра можно измерить нагрузку в 70 т.

Прибор для измерения скорости жидкостей. Д л я измерения скорости (рас­ хода) электропроводной жидкости может применяться индукционный расходометр.

Принцип действия индукционного расходометра основан на том, что при

туры, плотности, вязкости). Кроме того, в отличие от других известных рас­ ходомеров этот расходомер не создает дополнительного сопротивления для потока жидкости.

Индукционный расходомер имеет погрешность, обусловленную появлением дополнительных паразитных э. д. с , наводимых в цепи электродов. При кон­ струировании расходомеров принимается ряд мор для снижения этой погрешно­ сти. Основная погрешность таких расходомеров находится в пределах 1,0—2,5%.

354

Эти приборы состоят из гальванического преобразователя и измеритель­ ного устройства.

IIa практике используются различные по конструкции и применяемым по­ луэлементам гальванические преобразователи, выбор которых определяется

из равновесного состояния и через гальванометр Г протекает ток. При компен­ сации измеряемой з. д. с. преобразователя мост возвращается в равновесное состояние и стрелка гальванометра устанавливается на нуле.

Д л я измерения э. д. с. гальванических преобразователей в промышленности применяются автоматические потенциометры с большим входным сопротивле­ нием (не менее 101 0 Ом).

В указанных потенциометрах предусматривается автоматическое введение по­ правки на изменение температуры контролируемого раствора.

Приборы для измерения концентрации компонентов газовых смесей.

Приборы, предназначенные для анализа газовых смесей, называются газоана­ лизаторами. Газоанализаторы основаны на различных принципах. В качестве примера рассмотрим газоанализатор, предназначенный для определения про­ центного содержания водорода в газовой смеси. В этом приборе используется зависимость теплопроводности газовой смеси от содержании водорода, которая отличается от теплопроводности от остальных компонентов смеси.

355

Д л я определения теплопроводности смеси применяются перегревные термосопротпвления.

На рис. 271 показана упрощенная принципиальная схема газоанализа­ тора. Схема состоит из двух неравновесных мостов — измерительного / и срав­

виде спиралей, помещенных в стеклянных баллончиках. Плечевые элементы моста расположены в одном металлическом блоке.

Рис, 270. Схема переносного рЯ - метра

Два рабочих плечевых элемента 1 и 4 измерительного моста омываются анализируемой газовой смесью, два сравнительных плечевых элемента 2 и 3 измерительного моста и два элемента 6 и 7 сравнительного моста находятся в запаянных баллончиках, наполненных постоянной по составу газовой смесью-,

Рис. 271. Схема газоанализатора с использованием зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава

содержащей водород в количестве, соответствующем нижнему пределу измере­

Измерительный мост находится в равновесии лишь при пропускании через рабочие камеры газовой смеси с процентным содержанием водорода, соответ­ ствующим нижнему пределу измерения прибора.

При пропускании газовой смеси с содержанием водорода, большим соот­ ветствующего нижнему пределу измерения, измерительный мост выходит из равновесного состояния и на его диагонали (на сопротивлении гн ) появляется

356

напряжение, которое автоматически компенсируется напряжением, снимаемым

среохорда г р .

Дл я автоматической компенсации в приборе предусмотрен усилитель У

переменного тока с реверсивным двигателем РД на выходе. Двигатель механи­ чески связан с движком реохорда г р .

Таким образом, каждому значению определяемого компонента в анализи­ руемой газовой смеси соответствует вполне определенное положение движка реохорда, а следовательно, и положение стрелки, а также при необходимости положение записывающего и регулирующего устройства.

Сравнительный мост исключает влияние на результат измерения ряда внеш­

Д л я работы газоанализатора необходимо вспомогательное оборудование, которое служит для продувания газа через преобразователь, очищения его от агрессивных газов, для регулирования и контролирования расхода газовой смеси, стабилизации температуры газа и т. д.

Эти газоанализаторы выпускаются на различные пределы измерения (в

Глава девятая

ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

47. Общие сведения

Основные понятия и определения. В настоящее время широко применяются цифровые измерительные приборы (ЦИП), имеющие ряд достоинств по сравнению с аналоговыми электроизмерительными приборами. Цифровыми называются приборы, в которых измеряемая величина преобразуется в код, а затем в соответствии с кодом изме­ ряемая величина представляется на отсчетном устройстве в цифровой форме.

Код — серия условных сигналов (обычно электрических) или комбинация состояний или положений элементов ЦИП. Код может подаваться в регистрирующее устройство, вычислительную машину или другие автоматические устройства.

Неавтоматические лабораторные потенциометры и мосты с декад­ ными магазинами сопротивлений по существу являются цифровыми приборами (неавтоматическими), так как в них измеряемая величина с помощью оператора преобразуется в определенные положения ру­ чек (штепселей) декадных магазинов и результат выражается в циф­ ровой форме.

Развитие электроизмерительной техники, а также других смеж­ ных областей привело к созданию автоматических цифровых прибо­ ров, которые будут рассматриваться в этой главе.

Цифровой прибор можно считать состоящим из двух обязательных фушіциональных узлов: аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

357

или просто кодирующего устройства и цифрового отсчетного устрой­ ства.

Аналого-цифровой преобразователь преобразует измеряемую ве­ личину в код, а в соответствии с этим кодом на отсчетном устройстве устанавливается показание измеряемой величины.

Аналого-цифровые преобразователи являются не только состав­ ной частью ЦИП, но они также используются в качестве автономных узлов измерительных информационных систем, управляющих устройств и т. д. Автономные АЦП отличаются от ЦИП отсутствием отсчетного устройства, т. е. они дают на выходе только код. АЦП обычно выполняются более быстродействующими, чем ЦИП, по ме­ нее точными; обычно они имеют один диапазон для одной измеряемой

Кроме АЦП, к цифровым преобразователям относят цифро-ана­ логовые преобразователи (ЦАП), предназначенные для преобразова­ ния кода в аналоговую величину. ЦАП может применяться не только как составной узел ЦИП и АЦП, но и как автономное устройство.

Иногда ЦИП содержат предварительные аналоговые преобразо­ ватели, преобразующие измеряемую величину в непосредственно преобразуемую в код величину.

Для образования кода непрерывная измеряемая величина в ЦИП дискретизируется во времени и квантуется по уровню.

^Дискретизацией во времени непрерывной во времени величины X (t) называется операция преобразования х (t) в прерывную во вре-і мени, т. е. в величину, значения которой отличны от нуля и совпа­ дают с соответствующими значениями х (t) только в определенные моменты времени. Промежуток времени между двумя соседними мо­ ментами времени дискретизации называется шагом дискретизации, который может быть постоянным или переменным.

Квантованием по уровню непрерывной по уровню величины х (t) называется операция преобразования х (t) в квантованную величину хк (t). Квантованная величина — величина, которая может принимать в заданном диапазоне определенное конечное число значений. Фикси­ рованные значения квантованной величины называются уровнями квантования. Разность между двумя ближайшими уровнями назы­ вается ступенью или шагом квантования.

Код в ЦИП вырабатывается в соответствии с уровнем квантова­ ния, ближайшим к значению измеряемой величины. Число возмож­ ных уровней квантования определяется устройством ЦИП, от кото­ рого, в частности, зависит емкость отсчетного устройства. Например, если у ЦИП отсчетное устройство имеет емкость 999, то такой прибор бесконечное множество значений измеряемой величины в пределах от 0 до 999 отражает всего 1000 различными показаниями, т. е. в этом приборе измеряемая величина преобразуется в квантованную, имею­ щую 1000 уровней квантования.

Таким образом в ЦИП в результате квантования измеряемой величины по уровню возникает погрешность дискретности, обуслов-

358