Файл: Эрлер, В. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами.pdf

= 1 кОм и выходного сопротивления измерительной мостовой схемы Ra = 1кОм. В отдельных случаях используется только одно из добавочных сопротивлений — шунтирующее или балла­ стное последовательное сопротивление.

При соблюдении указанных выше условий к безусилительным мостовым устройствам с полупроводниковыми ИП для отсчета и регистрации могут подключаться следующие приборы:

1)магнитоэлектрические приборы;

2)ламповые и транзисторные вольтметры;

3)самописцы с падающей дужкой и точечной записью;

4)самопишущие и показывающие компенсаторы;

5)электронно-лучевые осциллографы;

6)светолучевые осциллографы и самописцы;

7)быстродействующие регистраторы;

8)регистраторы уровня;

9)цифровые вольтметры и аналого-цифровые преобразо­ ватели.

При совместном подключении нескольких приборов отсчета и регистрации также должны соблюдаться упомянутые выше требования.

Прибор HLA111, содержащий усилитель постоянного и уси­ литель переменного напряжения, выходы которых могут быть нагружены независимо друг от друга, представляет собой исключение. Кроме того, благодаря более высокому уровню выходного сигнала, равному 1 В, он обеспечивает выдачу более мощного измерительного сигнала, чем безусилительные устрой­ ства. В дальнейшем изложении больше внимания уделено устройствам, не содержащим усилителей в цепях передачи изме­ рительных сигналов.

8.4.1. Расчет добавочных сопротивлений

Уменьшение чувствительности при одновременной коррекции (с целью согласования) входного сопротивления показывающего прибора можно осуществить по схемам, приведенным на фиг. 8.23 и 8.24. Балластное сопротивление Rvi (фиг. 8.23) рассчитыва­ ется следующим образом:

(8.42)

откуда

(8 .4 3 )

где Ri — внутреннее сопротивление показывающего прибора. Так как напряжение Uа — 100 мВ, то пригодными для

использования в рассматриваемом случае оказываются лишь те

пределом при номинальном измерительном сигнале ИП полного отклонения указателя наблюдаться не будет. Шунтирующее со­ противление Rp1 (фиг. 8.23) обеспечивает получение входного

сопротивления прибора, согласованного с сопротивлением Ra =

Поясним сказанное на примере. Пусть имеется магнитоэлек­ трический прибор, полное отклонение указателя которого проис­ ходит при напряжении = 40 мВ. Его сопротивление, изме­ ренное на входных зажимах, равно Ri — 600 Ом. Требуется рассчитать сопротивления Rv\ и Rpi. Тогда имеем

Для высокоомных показывающих приборов включение доба­ вочных сопротивлений предпочтительнее осуществлять по схеме, приведенной на фиг. 8.24. Из этой схемы следует, что

Благодаря высокому входному сопротивлению, в большинстве случаев превышающему 1 МОм, электронные (ламповые и тран­ зисторные) вольтметры могут подключаться к выходу измери­ тельных устройств с полупроводниковыми ИП параллельно с другими показывающими приборами. При их использовании необходимо учитывать, что электронные вольтметры не обеспе­ чивают прецизионных измерений, так как их погрешности со­ ставляют 2—5%. Низкочастотные электронные вольтметры переменного тока целесообразно использовать для динамических измерений. Так, например, многопредельный низкочастотный ламповый вольтметр QRV2 завода «RFT Mefielectronik» наряду с широким частотным диапазоном от 20 Гц до 100 кГц имеет линейную характеристику и обеспечивает измерение как эффек­ тивных, так и пиковых значений напряжений обеих полярностей. Высокая чувствительность — 3 мВ на полную шкалу на самом низком пределе — позволяет измерять весьма малые динамиче­ ские величины, не превышающие 3% номинального значения выходного сигнала ИП.

Параллельно с ламповым вольтметром целесообразно вклю­ чать и электронно-лучевой осциллограф для анализа формы сигналов измеряемых величин.

8.4.4. Точечные самописцы с падающей дужкой

Точечные самописцы с падающей дужкой целесообразно использовать для измерений и регистрации одного или несколь­ ких одновременных, медленно протекающих процессов. Кон­ струкция устройства беспрепятственно позволяет указателю встроенного магнитоэлектрического механизма перемещаться в положение, соответствующее значению измеряемой величины, до тех пор пока падающая дужка не прижмет его на мгновение к красящей ленте печатающего механизма. При этом на бумаж­ ной ленте фиксируется точка, соответствующая указанному зна­ чению измеряемой величины. Последовательность таких точек образует кривую, из которой становится известным временной характер измеряемой величины. При регистрации нескольких процессов измерительный механизм периодически переключа­ ется на отдельные измерительные каналы. При этом один само­ писец может обеспечить регистрацию до шести различных про­ цессов. Так, например, самописец предприятия «Erich Weinert» (Магдебург) в нормальном исполнении имеет период печатания точек 20 с, скорость движения бумажной ленты 20 мм/ч, ширину ленты 120 мм. Погрешность регистрации не превышает 1— 1,5% шкалы. Помимо основного варианта, выпускаются самописцы для условий повышенной влажности и прецизионные самопишу­

щие приборы. Для питания синхронного двигателя — привода механизма подачи бумажной ленты используется напряжение переменного тока 220, 127, 42 или 24 В с частотой 50 Гц. Как и электромагнитные устройства, самописцы с падающей дужкой выполняются также в варианте с сигнализацией о граничных значениях измеряемых величин для оповещения и регули­ рования.

8.4.5. Показывающие и самопишущие компенсационные приборы

Рассматриваемые в этом разделе электронные показывающие и самопишущие приборы основаны на принципе автоматиче­ ской компенсации. В автоматических компенсаторах, использу­ емых для измерения напряжения, имеется линейный делитель напряжения, питаемый стабилизированным постоянным током. Движок делителя перемещается реверсивным двигателем, вал которого связан также с механизмом указателя. С движка де­ лителя снимается компенсирующее напряжение, противополож­ ное по знаку входному измеряемому напряжению. Разность этих напряжений поступает на вибропреобразователь, выходной сигнал которого усиливается и воздействует на реверсивный двигатель — привод движка делителя. Движок делителя пере­ мещается до того момента, пока разность напряжений .(компен­ сирующего и измеряемого) не станет равной нулю. Этот процесс осуществляется с погрешностью 0,1% от предела шкалы, так что компенсационные измерения можно проводить с точно­ стью 0,2%.

Предприятие «Erich Weinert» выпускает гамму моторных компенсаторов типа еК в различном исполнении. Моторный компенсатор eKN (фиг. 8.26) с шириной записи 250 мм и сту­ пенчатым переключателем скорости перемещения бумаги в пре­ делах от 20 до 3600 мм/ч выполняется в виде простого само­ писца, в виде самописца с двумя диапазонами измерений и с автоматическим опросом до двенадцати измерительных каналов и в виде многоканального самопишущего устройства с одновре­ менной регистрацией 3, 6 или 12 различных процессов, кривые которых различаются по цвету.

Моторный компенсатор другой модификации еКА (фиг. 8.27) используется в качестве показывающего устройства; он имеет удобную круглую шкалу с отклонением стрелки на 315°, что соответствует длине шкалы 345 мм. Простой линейный самопи­ сец еКЕ имеет ширину записи 120 мм при ступенчатом пере­ ключении скорости перемещения бумаги от 20 до 36 000 мм/ч. Модель eKV, представляющая собой многоканальный самописец, также обладает шириной записи 120 мм и шестью скоростями перемещения от 20 до 3600 мм/ч. Она позволяет производить