Файл: Савенко, В. Г. Измерительная техника учеб. пособие.pdf

Рис. 9.3. Схемы приборов с индукционным преобразова­ телем для измерения малых перемещений

314

Схема более чувствительного прибора для измерения шероховатости поверхности от 5 до 14-го классов чистоты дана на рис. 9.3, б.

Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 4 с двумя катушками 3. Катушки датчика и две половины первичной обмотки дифференци­ ального входного трансформатора 6 образуют балансный мост, питание которого осуществляется от генератора зву­ ковой частоты 5.

При перемещении датчика относительно исследуемой поверхности алмазная игла 1 с радиусом закругления по­ рядка нескольких микрометров, ощупывая неровности по­ верхности 11, совершает колебания, приводя в колебатель­ ное движение относительно точки 10 якорь 2. Его колеба­ ния меняют воздушные зазоры между якорем и сердечником и тем самым вызывают изменения напряжения на выходе дифференциального трансформатора, которые усиливают­ ся электронным блоком 7. На выходе блока 7 подключают­ ся записывающий 9 и показывающий 8 приборы. Общий вид одной из конструкций, выполненной по рассмотренной схеме (рис. 9.3, б), показан на рис. 9.3, в.

Кроме профилометров, основанных на индукционном принципе, существуют пьезоэлектрические, в которых пере­ мещения ощупывающей алмазной иглы передаются на пьезоэлектрик: величина электрических зарядов, возникаю­ щих при деформации пьезоэлектрика, пропорциональна пе­ ремещению иглы. Напряжение пьезоэлектрического пре­ образователя усиливается и подается на электрический измеритель.

Прибор для измерения толщины покрытия

Приборы, измеряющие толщину изделий и различных покрытий, называют т о л щ и н о м е р а м и . Их изготавли­ вают нй различных принципах работы — с емкостными, ин­ дукционными, ионизационными и другими преобразовате­ лями.

Пример устройства емкостного толщиномера (измере­

носторонним доступом к объекту измерения, предназначен­ ного для измерения толщины гальванических покрытий. Схема прибора изображена на рис. 9.4. Измерительный

315

преобразователь изготовлен в виде трансформатора с ра­ зомкнутой магнитной цепью. Его магнитный поток замыка­ ется через испытуемую деталь. Испытуемая деталь должна быть выполнена из ферромагнитного материала. Для изме­ рений вместо нее можно использовать контрольную плас­ тинку, обработанную гальванически в точно таких же усло­

и Трі через выпрямительные устройства. Потенциометром можно регулировать равновесие измерительной цепи при отсутствии покрытия на контрольной пластинке. Введением дополнительных сопротивлений (на рис. 9.4 не показаны) изменяют пределы измерения прибора. У такого прибора диапазон измеряемых толщин колеблется от еди­ ниц до нескольких десятков микрометров.

Уровнемеры

Уровнемеры — приборы, измеряющие вертикальные пе­ ремещения. Электрические уровнемеры выполняются с па­ раметрическими, или генераторными преобразователями. Часто подвижная часть измерительного преобразователя в уровнемере связывается с поплавком, положение которого определяется измеряемым уровнем. Так устроен изобра­

316

женный на рис. 8.1, в уровнемер с реостатным преобразо­ вателем и логометрическим измерительным механизмом. Принцип работы структурной схемы не требует разъясне­ ний.

Широко применяется в уровнемерах дифференциальный индукционный преобразователь, подвижный сердечник ко­ торого обычно также связан с поплавком.

И

Рис. 9.5. Устройство и схема включения емкостно го уровнемера

Рассмотрим устройство и схему включения емкостного уровнемера (рис. 9.5). Измерительный преобразователь состоит из двух цилиндрических электродов 1 конденсато­ ра, погруженных в резервуар 2, уровень жидкости в кото­ ром надо измерить. Емкость такого конденсатора изменяет­ ся в зависимости от уровня жидкости. Измерение емкости производится наиболее часто с помощью автоматического моста, два плеча которого составляют емкость преобразо­ вателя и конденсатор С0, а два других плеча— секции ab и Ьс вторичной обмотки питающего трансформатора. В плечо ad включен реохорд Rp, который шунтирует часть секции ab. Элементы мостовой схемы подбираются так, что ее уравновешивание осуществляется изменением сопротивле­ ния реохорда Rp. Положение скользящего контакта со стрелкой (указателем уровня жидкости) определяет элект­ родвигатель Д , ось которого механически связана с движ­ ком реохорда Rp. Питание реверсивного электродвигателя

317

осуществляется от фазочувствительного усилителя, кото­ рый включен в измерительную диагональ bd моста.

При наибольшем уровне мост уравновешен, и движок со стрелкой находится на правом конце реохорда. При по­ нижении уровня жидкости изменяется емкость конденсато­ ра 1, мост становится неуравновешенным, появляется на­ пряжение в измерительной диагонали между точками bd, которое после усиления приводит во вращение электродви­ гатель. Двигатель перемещает движок реохорда до тех пор, пока мост вновь не будет уравновешен. Так как каждому значению измеряемого уровня при равновесном состоянии моста соответствует определенное положение движка рео­ хорда и жестко связанный с ним стрелки, то шкалу реохор­ да градуируют в единицах измеряемого уровня, или в еди­ ницах веса жидкости, или в процентах от полного объема и т..д. Для получения линейной зависимости между уровнем жидкости и перемещения движка реохорда при неправиль­ ной форме резервуара в цилиндрических обкладках емкост­ ного преобразователя делают фигурные вырезы 3.

§ 9.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Приборы для измерения расхода жидкости (расходомеры)

Расход жидкости определяется скоростью и поперечным сечением ее потока. Определение расхода основывается на измерении различных параметров движения жидкости. Используются различные принципы для построения расхо­ домеров— измеряют перепады давления в трубопроводе, образованные специальными суживающими устройствами, преобразовывают поток жидкости в силу или механическое перемещение, измеряют скорость или другие физические величины, связанные с движением жидкости.

В качестве примера рассмотрим схему индукционного расходомера (рис. 9.6), применяемого для определения расхода электропроводной жидкости.

Принцип действия такого расходомера основывается на законе электромагнитной индукции — в потоке электропро­ водной жидкости, движущейся в трубопроводе 1 из немаг­ нитного материала в переменном магнитном поле (между

318

движения потока, а коэффициент пропорциональности за­ висит от размера сечения трубопровода и частоты измене­ ния и величины индукции магнитного поля. Учитывая, что произведение скорости движения жидкости на поперечное сечение трубы определяет рас­ ход жидкости в едини­ цу времени, шкалу при­ бора можно отградуи­ ровать в единицах рас­ хода жидкости.

Преобразователи индукционных расхо­ домеров практически безынерционны, поэто­ му их можно использо­ вать для учета расхо­ да в быстроперемен­ ных потоках. Они мо­ гут измерять расход вязких, агрессивных и

сильно загрязненных жидкостей, а также расплавленных метаЯлов.

3 19