Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Информационно-измерительная техника и электроника - файл Лекция №2 - средства измерений+КАРТИНКИ.doc


Лекции - Информационно-измерительная техника и электроника
скачать (4195 kb.)

Доступные файлы (13):

Лекция №11 - Силовая электроника, прерыватели.doc640kb.06.11.2008 12:55скачать
Лекция №12 - Выпрямители, инверторы.doc632kb.08.11.2008 23:22скачать
Лекция №13 - ИИС.doc15031kb.20.12.2008 14:01скачать
Лекция №14 - АСКУЭ.doc100kb.19.12.2008 10:09скачать
Лекция №1 элементы индикации.doc553kb.14.12.2008 21:00скачать
Лекция №2 - средства измерений+КАРТИНКИ.doc190kb.22.09.2008 12:24скачать
Лекция №3 - Электронные вольтметры.doc468kb.18.12.2008 15:53скачать
Лекция №4 - измерение частоты, осциллограф, цифр вольт.doc682kb.10.10.2008 00:12скачать
Лекция №5 - Сигналы и АЦП.doc503kb.08.10.2008 16:44скачать
Лекция №6 - ЦАП и параметры ЦАП.doc470kb.18.12.2008 15:59скачать
Лекция №7 - Цифровая индикация.doc1088kb.21.12.2008 14:15скачать
Лекция №8 - Таймеры, Сбор инфо,напр-част.doc904kb.21.10.2008 12:14скачать
Лекция №9-10 - Запоминающие устройства, ЗУМП.doc1382kb.14.12.2008 22:08скачать

Лекция №2 - средства измерений+КАРТИНКИ.doc

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЙ.

К средствам измерений относятся меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и информационно-измерительные системы.

Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения заданного значения физической величины.

Измерительный преобразователь – это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительный преобразователь, к которому подводится измеряемая величина, называется первичным измерительным преобразователем.

В зависимости от характера преобразуемых величин различают следующие виды измерительных преобразователей:

  • преобразователи электрических величин в электрические (делители напряжения, измерительные трансформаторы);

  • преобразователи магнитных величин в электрические (измерительные катушки);

  • преобразователи неэлектрических величин в электрические (термо- и тензопреобразователи, реостатные, емкостные).

В зависимости от вида входного и выходного сигналов различают измерительные преобразователи:

  • аналоговые преобразователи, у которых на входе и выходе аналоговые сигналы;

  • аналого-цифровые преобразователи, имеющие на входе аналоговый сигнал, а на выходе цифровой (кодированный) сигнал;

  • цифро-аналоговые преобразователи, у которых на входе цифровой, а на выходе – аналоговый сигнал.

Первичные измерительные преобразователи, размещаемые непосредственно на объекте исследования и удаления от места обработки, отображения и регистрации измерительной информации, называют датчиками.

Измерительные приборы – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

По физическим явлениям, положенным в основу работы, измерительные приборы можно разделить на электроизмерительные (электромеханические, электротепловые, электрохимические и др.) и электронные приборы. По назначению их подразделяют на приборы для измерения электрических и неэлектрических (магнитных, тепловых, химических и др.) физических величин, по способу представления результатов – на показывающие и регистрирующие. В зависимости от регистрации измеряемой величины – аналоговые и цифровые измерительные приборы.

Измерительные установки – комплекс средств измерений, включающий в себя меры, измерительные приборы и преобразователи, вспомогательные устройства, объединенные общей схемой, с помощью которой можно измерить одну или несколько физических величин.

^ Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Он ограничивается наибольшим и наименьшим значениями.

Область значений шкалы, ограниченную начальными и конечными значениями шкалы, называют диапазоном показаний.

Под надежностью средства измерений понимают его способность сохранять нормированные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени. Основными критериями надежности приборов являются вероятность безотказной работы и средняя продолжительность безотказной работы. Вероятность безотказной работы определяется вероятностью отсутствия отказов прибора в течение определенного промежутка времени, средняя продолжительность безотказной работы – отношением продолжительности безотказной работы к числу отказов за это время.
^ ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Масштабные преобразователи (МП). Эти преобразователи относятся к группе измерительных преобразователей электрических величин в электрические и предназначены для изменения значения размера физической величины в заданное число раз без изменения рода величины. К ним относят шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Шунты применяются для уменьшения силы тока в определенное число раз. Шунт представляет собой резистор, включаемый параллельно средству измерений (рис. 1.1). Если сопротивление шунта , где R – сопротивление средства измерений; - коэффициент шунтирования, то ток I2 в п раз меньше тока I1.


Рис. 1.1. Схема включения измерительного механизма с шунтом
Делители напряжения предназначены для уменьшения напряжения в определенное число раз. В зависимости от рода напряжения могут быть выполнены на элементах, имеющих чисто активное сопротивление, емкостное или индуктивное сопротивление.

^ Измерительные трансформаторы (ИТ) используют как преобразователи больших переменных токов и напряжений в относительно малые токи и напряжения, допустимые для измерений приборами с небольшими стандартными пределами измерения (5 или 1 А, 100 В). Применением ИТ в цепях высокого напряжения достигается безопасность для персонала, обслуживающего приборы.

Их делят на трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН). Принцип действия ИТ совпадает с принципом действия трансформаторов. ИТ состоят из двух изолированных друг от друга обмоток: первичной с числом витков и вторичной – , помещенных на ферромагнитный сердечник (рис. 1.2).

В ТТ , а в ТН – . Первичную обмотку ТТ включают в измеряемую цепь последовательно, а ТН – параллельно. Измерительные приборы включают во вторичную обмотку трансформаторов.

Во вторичную цепь ТТ включают амперметры, последовательные обмотки счетчиков, ваттметров, цепи релейной защиты и управления; к вторичной обмотке ТН подключают вольтметры, параллельные цепи ваттметров, счетчиков и других приборов.

По показаниям приборов можно определить значения измеряемых величин. Для этого необходимо показания приборов умножить на коэффициенты KI и KU. Для ТТ – , а для ТН – . Коэффициенты KI и KU называют действительными коэффициентами трансформации. В действительности, значения коэффициентов KI и KU непостоянны. Они зависят от значений токов и напряжений, характера и значения нагрузки вторичной цепи, частоты тока, а также от конструкции трансформатора и материала сердечника. Поэтому показания приборов умножают не на действительные, а на постоянные номинальные коэффициенты трансформации:

, .

ТТ работает в режиме, близком к режим короткого замыкания, т.к. в его вторичную обмотку включаются приборы с малым сопротивлением.

ТН работают в режиме, близком к режиму холостого хода, т.к. во вторичную обмотку включают приборы с относительно большим внутренним сопротивлением.

^ Электромеханические преобразователи. В них электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части относительно неподвижной. На основе таких преобразователей, которые называются "измерительными механизмами", строятся различные измерительные приборы (ИП).

^ Электромеханические измерительные приборы (ЭИП). Они отличаются простотой, дешевизной, высокой надежностью, разнообразием применения, относительно высокой точностью и представляют собой технические средства измерения. Любой ЭИП состоит из ряда функциональных преобразователей, каждый из которых решает свою элементарную задачу в цепи преобразований. Электромеханический прибор включает в себя измерительную цепь, измерительный механизм и отсчетное устройство.

Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой электрической величины в другую электрическую величину, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. Измерительный механизм преобразует электрическую величину в угол поворота подвижной части. Отсчетное устройство служит для визуального отсчитывания значений измеряемой величины в зависимости от угла поворота подвижной части.
^ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Данные приборы применяют для измерения постоянных токов и напряжений, сопротивлений. Такие приборы применяют также для измерения или индикации малых токов и напряжений, регистрации электрических величин.

Наиболее распространен магнитоэлектрический механизм с подвижной катушкой.

Энергия электромагнитного поля, сцепляющегося с подвижной катушкой, равняется , где – потокосцепление подвижной катушки; B – индукция в воздушном зазоре между сердечником и полюсными наконечниками; s – площадь катушки; – число витков обмотки катушки; – угол поворота катушки.

Тогда мгновенный вращающий момент будет равен:

.

Как уже было сказано, данный тип приборов применяется только в цепях постоянного тока.

При протекании через катушку постоянного тока I вращающий момент равняется:

.

При воздействии вращающего момента подвижная часть должна повернуться на угол, однозначно зависящий от измеряемой величины:

,

где - удельный противодействующий момент.
^ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Данные приборы применяют для измерения постоянных и переменных токов и напряжений, мощности в цепях постоянного и переменного тока, угла фазового сдвига между переменными токами и напряжениями. Электродинамические приборы являются наиболее точными электромеханическими приборами для цепей переменного тока.

Вращающий момент в электродинамических измерительных механизмах возникает в результате взаимодействия магнитных полей неподвижных и подвижной катушек с токами.

Измерительный механизм состоит из двух последовательно соединенных неподвижных катушек, разделенных воздушным зазором, и подвижную катушку.

При протекании токов в обмотках катушек измерительного механизма возникает момент, поворачивающий подвижную часть. Электромагнитная энергия двух катушек с токами

,

где L1 и L2 – индуктивности неподвижных и подвижной катушек; М1,2 – взаимная индуктивность неподвижных и подвижной катушек; i1 и i2 – токи в неподвижных и подвижной катушках. Т.к. индуктивности катушек не зависят от угла поворота подвижной части, то мгновенный вращающий момент

.

При постоянных токах I1 и I2 в катушках вращающий момент

.

Если токи , , то мгновенный вращающий момент

,

где - угол фазового сдвига между токами в неподвижных и подвижных катушках.

Вращающий момент имеет постоянную и гармоническую составляющие. Отклонение подвижной части электродинамического измерительного механизма при работе его в цепи переменного тока промышленной и более высокой частоты определяется постоянной составляющей момента

,

где I1 и I2 – действующие значения токов i1 и i2.

Угол отклонения подвижной части равен:

при постоянных токах ;

при переменных токах .
^ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ

Данные приборы применяются для измерения переменных и постоянных токов и напряжений, для измерения частоты и фазового сдвига между переменными током и напряжением.

Вращающий момент в этих механизмах возникает в результате взаимодействия одного или нескольких ферромагнитных сердечников подвижной части и магнитного поля катушки, по которой протекает ток.

При протекании тока i через катушку сердечник намагничивается и втягивается в зазор катушки.

Вращающий момент

,

где - энергия электромагнитного поля катушки с сердечником; ^ L – индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника.

При постоянном токе I вращающий момент

.

Если ток i – синусоидальный, то мгновенный вращающий момент

.

Вращающий момент имеет постоянную и гармоническую составляющие. Отклонение подвижной части электромагнитного измерительного механизма при работе его в цепи переменного тока промышленной и более высокой частоты определяется постоянной составляющей момента, которая может быть определена следующим образом:

.

Угол поворота подвижной части определяется как

.

На работу электромагнитных измерительных механизмов сильное влияние оказывают внешние магнитные поля. Для устранения их влияния применяют магнитное экранирование.


Скачать файл (4195 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации