Компенсационный метод

Метод компенсации пригоден для измерений энергозначимых величин, таких, как сила, давление, крутящий момент, различные излучения, электрическое напряжение и ток. Рассмотрим ряд примеров.

Компенсация токов (напря­жений). Такую компенсацию рас­смотрим на примере устройства контроля (рисунок 7) отклонения от заданной толщины движущегося по­лотна материала, например, бумаж­ного полотна. Контроль толщины осуществляется по поглощению материалом проникающего ионизи­рующего излучения. Сравнивается поглощение излучения образцом 4 заданной толщины и контролируе­мым материалом 1 в процессе пере­мещения последнего. Проникающее через образец и материал излучение воспринимается приемниками 5 и преобразуется в соответствующие взаимно компенсируемые токи Iv и Im . В случае отклонения толщины контролируемого материала от за­данного значения появляется раз­ность указанных токов, обра­зующая падение напряжения на ре­зисторе К. Это напряжение усили­вается до напряжения Uv , которое воздействует на электропривод (М), управляющий положением клино­вого поглотителя, находящегося в полосе ионизирующего излучения. Клиновый поглотитель, перемещаясь, уменьшает интенсивность излучения через контролируемый материал, вследствие чего возникающая раз­ность токов сводится к нулю (без учета погрешностей компенсации токов Iv и Im).

Компенсационный метод имеет следующие преимущества:

− в уравновешенном состоянии практически не отбирается энергия от источника измеряемой (или ее отображающей) величины;

− если на компенсирующую ве­личину оказывают воздействие те же влияющие величины, что и на изме­ряемую, то при компенсации эти воздействия также взаимно уравно­вешиваются и их разность сводится к нулю.

а – схематичное изображение; б – блок-схема сигналов; 1 – образец ; 2 – клиновый поглотитель; 3 – источник ионизирующего излучения; 4 – контролируемый материал; 5 – приемник излучателя.

Рисунок 7 ─ Устройство контроля толщины движущегося полотна по

степени поглощения ионизирующего излучения

Характерные особенности реали­зации рассматриваемой модифика­ции компенсационного метода рас­смотрим на примере двухканаль­ного фотометра, предназначенного для определения концентрации ком­понентов жидкой многокомпонент­ной среды. Схема фотометра приве­дена на рисунке 8. Излучение источ­ника 1 при помощи оптики (на схеме не показана) подводится к двум кю­ветам сравнительной 2 и измери­тельной 3. В сравнительной кювете помещается образцовое вещество с максимально возможной концент­рацией С анализируемого компо­нента. Интенсивность излучения (опорная интенсивность) на выходе кюветы или его ослабление постоян­ны и однозначно определяются кон­центрацией этого компонента. В измерительной кювете нахо­дится исследуемое вещество. Так как концентрация с анализируемого ком­понента в измерительной кювете меньше, то интенсивность из­лучения на выходе измерительной кюветы оказывается выше опорной интенсивности излучения на выходе сравнительной кюветы. Соответст­вующие токи фотоприемников 4 указанных излучений − опорного и измеряемого − сравниваются компа­ратором 5; их разность усиливается и воздействует на двигатель М, ро­тор которого поворачивает заслонку 6, перекрывающую фотопоток на выходе измерительной кюветы. По­ворот ротора происходит до уста­новления равенства интенсивностей обоих излучений на входах соот­ветствующих фотоприемников. Одновременно вращение ротора двигателя передается движку потен­циометра 7, к которому подключен прибор, показывающий значение измеряемой величины, разности концентраций которой определяют искомую концен­трацию с.

1−источник света; 2− сравнительная кювета; 3−из­мерительная кювета; 4− фотоприемник; 5 −компа­ратор; 6− заслонка; 7− потенциометр.

Рисунок 8 − Схема двухканального фотометра, предназначенного для

измерений концентра­ции компонентов в жидких смесях

В отличие от предыдущего при­мера − устройства контроля толщи­ны полосы материала − в рассмот­ренном фотометре изменяется не опорное излучение, а измеряемое − до его уравновешивания с опорным.