Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 121

Скачиваний: 0

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

(рис. 1-18), то

М п р > М

и устанавливающий

момент

Му

= М — Mnv

<С 0 направлен противоположно вращаю­

щему.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если подвижная часть повернута от положения равно­

весия

в

сторону

убывающих

значений,

т. е. Да <

0,

то

Мир

<

1

и устанавливающий момент М7

= М — Мар

>

>0. В этом случае устанав­

ливающий

момент

совпадает

 

 

 

 

 

 

с вращающим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Больший

устанавливаю­

 

 

 

 

 

 

щий момент при одном и том

 

 

 

 

 

 

же значении Да

обеспечивает

 

 

 

 

 

 

более

быструю

и

надежную

 

 

 

 

\Acc>0

 

установку

подвижной

части

 

 

 

 

 

 

в положение

равновесия.

 

Рис. 1-18. Графики вращаю­

Для сравнения между

со­

бой

различных

 

приборов

щего

и

противодействующего

 

моментов

н

зависимости

от

пользуются

относительным

угла

поворота

подвижной

ча­

устанавливающим

моментом:

 

 

сти.

 

 

 

 

M y = i¥y /Aa,

(1-28)

 

 

 

 

 

 

который

 

называется

удель­

 

 

Упорный винт.

ным

устанавливающим

мо­

 

 

 

 

 

 

ментом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подвижная

часть

боль­

 

 

 

 

 

 

шинства

приборов

крепится

 

 

 

 

 

 

на оси, расположенной в под­

Подпятник

 

 

 

 

пятниках.

Для

уменьшения

Керн

 

 

 

 

трения

подпятники

выпол­

 

 

 

 

~^-Рамка

 

няются из камня (агат, ру­

 

 

 

 

 

 

бни) или бронзы и хорошо

Рис. 1-19.

Подпятник измери­

полируются, так же как и

 

тельного

механизма.

 

керны. Подпятник

крепится

 

движении

подвижной

в опорном винте (рис. 1-19). При

части

в опорах возникает момент трения Мтр,

направлен­

ный в сторону, противоположную ее движению. По опыт­

ным данным момент трения приближенно

пропорционален

массе подвижной части

G в степени

1,5,

т. е.

 

 

М т

р = /стрС1.5,

 

 

(1-29)

где /ст р — коэффициент

пропорциональности.

При измерении величины Xj^ и отсутствии трения под­

вижная

часть

повернется

на угол

 

при

котором Мг =

= Л/щ> ~

D a n

откуда

 

 

(1-30)

 

 

ai = MjD.

 

37


Сказанное пллюстрируется рис. 1-20, на котором даны графики вращающего и противодействующего мо­ ментов. При наличии трения в опорах и изменении из­ меряемой величины от 0 до хх или от номинального значе­ ния до хх подвижная часть не дойдет до положения at

на угол Да =

а т р ,

остановившись в положении а[ илио^',

при котором

Му

— Мтр.

При малых моменте трения и угле трения устанавлива­

 

 

ющий

момент М у

=

My

а т р ,

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

а т р

= М7/М'у =

М т р / М у

,

 

 

 

 

 

 

 

(1-31)

 

 

а

приведенная

погрешность

 

 

от

трения

 

 

 

 

 

 

V T P =

ccTp/a,i =

Afт р /(ЛТу а„)

=

Рис. 1-20. Графики вращаю­

 

=

kTVG1*/{M'ya),

(1-32)

щего п противодействующего

где а н

— номинальный угол

моментов и момент

треппя.

 

 

 

 

поворота

 

Подвиж­

Погрешность

от трения

 

 

ной части

прибора.

зависит от момента

трения,

а следовательно, от массы подвижной части, от материала и качества обработки подпятников и кернов, от состояния

трущихся поверхностей, а также от удельного

устанав­

ливающего момента.

 

 

 

 

 

Погрешность от трения является одной из наиболее

существенных

погрешностей

прибора.

 

 

 

Механические качества прибора, обусловленные его

конструкцией,

принято

характеризовать

практическим

коэффициентом

добротиости

 

 

 

 

 

4 „ =

1 0 M 9 o » / G 4

 

 

(1-33)

где Мдо» момент, созданный противодействующими

пру­

жинами при

закручивании их

на

угол

90°,

гс • см;

 

 

 

 

 

G — масса подвижной

части, г;

 

 

 

10 множитель, введен для того, чтобы получить

значения для Ал,

близкие к

единице.

 

Для приборов различных

систем / 1 д имеет

значения

в пределах 0,1—10.

 

 

 

 

 

38


д) Отсчетное устройство

Шкалой прибора называется часть отсчетного устрой­ ства, состоящая из совокупности отметок й поставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины.

Технические приборы имеют обычную (незеркальную) шкалу и копьевидную стрелку (рис. 1-16).

Приборы класса точности 0,5 и выше снабжаются ножевидной стрелкой и зеркальной шкалой (рис. 1-21). У такой шкалы делается дугообразный вырез, с нижней

стороны

которого

 

кре-

 

 

 

 

 

 

пится

зеркало.

Отсчет

 

Шнала.

 

 

 

 

по такой

шкале

произ­

 

п

 

30

w

 

водится

при

том

поло­

 

Рк™°

z 0

s o

 

 

^ l l » l l l l l ) l l J l l l j ^ J

жении глаза,

при

кото­

 

 

ром стрелка

закрывает

 

 

 

 

 

 

свое изображение в зер­

 

 

 

 

 

 

кале.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шкала прибора

на­

 

 

 

 

 

 

зывается

равномерной

 

 

 

 

 

 

или

пропорциональной

Р И С . 1-21. Зеркальная

шкала

и поже -

(рис.

1-21),

если

 

рас­

 

 

вндпая

стрелка.

 

стояния

между

 

двумя

 

 

 

 

 

 

 

 

>

любыми

смеяшьтми

от-

 

собой,в противном

 

метками

ее равны

между

 

случае она •

называется неравномерной (рис. 1-14).

 

 

 

 

В приборах с малым вращающим моментом приме­

няется световой

указатель

(рпс. 1-22,

а),

расположенный

в его корпусе. Луч от лампы 1, пройдя оптическую си­ стему 2 и диафрагму 3, после отражения в зеркале 4 подвижной части попадает на шкалу 5, давая изображе­ ние светлого пятна, на фоне которого резко вырисовы­ вается тень стрелки, укрепленной в отверстии диафраг­ мы. Поворот подвижной части вызывает перемещение по шкале «теневой» стрелки.

В некоторых приборах па шкалу проектируется тене­ вая линия после многократного отражения луча, что эк­ вивалентно удлинению стрелки до 1—1,5 м. Оптическая

схема одного

из таких

приборов (типа М95)

дана на

рис. 1-22,

б. Лучи света от лампы 1 проходят конденсатор

2, диафрагму 3, линзы 6

и 8, отражаются от зеркал 4 ж 5

и линзы 6,

затем от зеркала подвижной части 7, далее после

отражения

от

зеркал 9 и 10 попадают на шкалу

11.

39



За последние годы получили некоторое применение приборы с цифровым отсчетом — цифровые приборы, в которых под действием измеряемой величины при ее

V

Рис. 1-22. Световой указатель с однократным отра­ жением луча (а) и оптическое устройство с много­ кратным отражением луча (б).

изменении автоматически вырабатываются сигналы из­ мерительной информации и показания представляются в цифровой форме.

е) Успокоение

Временем успокоения прибора называется промежуток времени от момента включения прибора до момента, при котором амплитуда колебания стрелки составит не более 1 % длины шкалы. Время успокоения должно быть ма-

40

лым. Согласно ГОСТ это время должно быть не более 4 с для приборов всех классов точности.

Все измерительные приборы снабжаются успокоите­ лями — приспособлениями для успокоения колебаний под­ вижной части.

Применяются воздушные и магнитопндукционные ус­ покоители (рис. 1-23 и 1-24).

Воздушный успокоитель (рис. 1-23) состоит из закры­ той камеры, внутри которой может перемещаться крыло,

Р И С . 1-23. Воздушный успо -

Рнс. 1-24. Магпитопгогукцпонний

контель.

успокоитель.

духа. Разность давлений, направленная против движения крыла, оказывает тормозящее действие, успокаивающее колебания подвижной части.

Магнитоиндукционный успокоитель (рис. 1-24) со­ стоит из алюминиевого листочка 1, укрепленного на оси прибора 2, расположенного в поле магнита NS. При дви­ жении листочка в магнитном поле в нем индуктируются вихревые токи, взаимодействие которых с тем же магнит^ ньш полем создает тормозящее действие, уменьшая время успокоения.

ж) Погрешности приборов

Показание любого измерительного прибора вследствие несовершенства измерительного механизма и непостоян­ ства параметров измерительной цепи всегда несколько

41

отличается от действительного значения измеряемой ве­ личины, иначе говоря, всякий прибор имеет погрешность.

Погрешности приборов делятся на две группы:

1. О с н о в н а я п о г р е ш н о с т ь п р и б о р а - погрешность, которую имеет прибор при нормальных условиях работы (§ 1-1, в). Основная погрешность вызы­ вается рядом причин: трением; опрокидыванием; неурав­ новешенностью подвижной части; неправильной градуи­ ровкой и установкой шкалы; остаточной деформацией пружины и т. п.

Согласно ГОСТ 1845-59 приборы непосредственной оценки делят на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4, которые указываются на шкалах измеритель­ ных приборов. Цифра класса точности обозначает о с- н о в н у ю, н а и б о л ь ш у ю д о п у, с т и м у ю п р и ­ в е д е н н у ю п о г р е ш н о с т ь (1-5).

Степень устойчивости показаний прибора при одних и тех же условиях измерения одной и той же величины ха­

рактеризуется вариацией показаний

прибора.

В а р и а ц и я

п о к а з а н и й

п р и б о р а — это

наибольшая разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины. Она определяется при плавном подходе стрелки к испытуемой отметке шкалы один раз при движении ее от начальной, а второй раз от конечной отметок шкалы. Вариация показаний

приближенно

равна удвоенной

 

погрешности

от

трения,

так как причиной вариации в

основном является

трение

в опорах подвижной части.

 

 

 

 

2. Д о п о л н и т е л ь н а я

п о г р е ш н о с т ь

п р и б о р а

— погрешность,

вызванная

отклонением

условий работы прибора от его нормальных условий. Раз­ личают* дополнительные погрешности от изменения тем­ пературы, неправильной установки прибора, влияния внешних магнитных и электрических полей, изменения частоты и т. п.

Дополнительные погрешности также нормируются ГОСТ 1845-59.

Приведенные допустимые дополнительные погреш­ ности, или, что то же, изменения показаний прибора, вызванные отклонением температуры окружающего воз­ духа на ± 1 0 °С от нормальной в пределах рабочих темпе­ ратур (§ 1-4, а), для приборов группы А установлены рав­ ными основной погрешности соответствующего класса точности. Например, для прибора группы А, класса точ-

42