- •1. Основные понятия и определения
- •2. Планирование и организация измерений
- •3. Методы уменьшения погрешностей измерений
- •3.1. Методы уменьшения случайных погрешностей
- •3.2. Методы уменьшения систематических погрешностей
- •3.2.1. Уменьшение постоянных систематических погрешностей
- •3.2.2. Уменьшение переменных систематических погрешностей
- •4. Электромеханические приборы прямого преобразования
- •4.1. Структурная схема и уравнение преобразования
- •4.2. Основные характеристики электромеханических приборов.
- •4.3. Магнитоэлектрические приборы
- •4.3.1. Устройство и принцип действия магнитоэлектрического им
- •4.3.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.3.3. Погрешности магнитоэлектрических приборов
- •4.4. Электромагнитные приборы
- •4.4.1. Устройство и принцип действия электромагнитного им
- •4.4.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.4.3. Погрешности электромагнитных приборов
- •4.5. Электродинамические приборы
- •4.5.1. Устройство и принцип действия электродинамического им
- •4.5.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.5.3. Погрешности электродинамических приборов
- •4.6. Ферродинамические приборы
- •4.6.1. Устройство и принцип действия ферродинамического им
- •4.6.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.6.3. Погрешности ферродинамических приборов
- •4.7. Электростатические приборы
- •4.7.1. Устройство и принцип действия электростатического им
- •4.7.2. Области применения, достоинства и недостатки
- •4.7.3. Погрешности электростатических приборов
- •4.8. Индукционные им и приборы на их основе
- •4.8.1. Устройство, принцип действия и области применения
- •4.8.2. Погрешности индукционных приборов
- •5. Измерительные преобразователи (ип) неэлектрических величин
- •5.1. Общие сведения и характеристики ип
- •5.2. Классификация измерительных преобразователей
- •5.3. Резистивные измерительные преобразователи
- •5.3.1. Общие вопросы построения рип
- •5.3.2. Основные характеристики рип:
- •5.3.3. Реостатные преобразователи
- •5.3.4. Тензорезистивные ип
- •5.3.5. Теплорезистивные ип
- •5.3.7. Измерительные цепи резистивных ип
- •6. Термоэлектрические ип
- •6.2. Области применения и материалы термоэлектрических ип
- •6.3. Характеристики термоэлектрических преобразователей
- •6.4. Конструкции термоэлектрических ип
- •6.5. Измерительные цепи термоэлектрических ип
- •7. Емкостные ип (еип)
- •7.1. Принцип действия, конструкции, характеристики еип
- •7.2. Области применения, достоинства и недостатки еип
- •7.3. Погрешности еип
- •7.4. Измерительные цепи еип
- •8. Электромагнитные ип.
- •8.1. Индуктивные ип
- •8.1.1. Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки
- •8.1.2. Основные характеристики и области применения
- •8.1.3. Погрешности индуктивных ип
- •8.1.4. Измерительные цепи индуктивных ип
- •8.2. Трансформаторные ип
- •8.2.1. Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки
- •8.2.2. Погрешности трансформаторных ип
- •8.3. Магнитоупругие ип
- •8.3.1. Принцип действия, конструкции магнитоупругих ип
- •8.3.2. Характеристики и области применения
- •8.3.3. Погрешности магнитоупругих ип
- •8.3.4. Измерительные цепи
- •9. Пьезоэлектрические ип
- •9.1. Принцип действия и материалы пьезоэлектрических ип
- •9.2. Характеристики и применение пьезоэлектрических ип
- •9.3. Погрешности пьезоэлектрических ип
- •9.4. Измерительные цепи пьезоэлектрических ип
8.3.2. Характеристики и области применения
Основной характеристикой магнитоупругого преобразователя является чувствительность, которая определяется магнитоупругой чувствительностью S материала преобразователя. Относительная магнитоупругая чувствительность материала представляет собой отношение относительного изменения магнитной проницаемости = / на единицу механического напряжения
S = /. (8.13)
Магнитоупругий эффект проявляется в таких материалах, как пермалой, электротехническая сталь, сплавы железо-никель, ферриты и др. Изменение магнитной проницаемости / для различных материалов составляет (0,5 – 3) % при изменении на 1 МПа [10].
Чувствительный элемент преобразователей может выполняться как из сплошного материала, так и набранным из листов. В преобразователях, работающих на сжатие, магнитопровод обычно выполняется из сплошного материала. В преобразователях, работающих на растяжение, стабильнее работает магнитопровод, набранный из листов.
Данные ИП применяются для измерения крутящих моментов, больших сил и давлений. Диапазон измерения силы достигает 10 МН [18], давления до десятков МПа. Магнитоупругие преобразователи позволяют измерять как статичес-ские, так и динамические величины.
8.3.3. Погрешности магнитоупругих ип
К погрешностям магнитоупругих ИП относятся:
1. Погрешность, обусловленная магнитоупругим гистерезисом, т. е. несовпадением функций преобразования при увеличении и уменьшении нагрузки ИП. При статических нагрузках гистерезис больше, чем при динамических. Эта погрешность обычно превышает остальные составляющие погрешности и может составлять единицы процентов. Уменьшение погрешности достигается путем тренировки преобразователя. Эта погрешность также уменьшается при выполнении чувствительного элемента монолитным из материала с высоким пределом упругости. Магнитоупругий гистерезис уменьшается с течением времени и увеличении напряженности магнитного поля. Погрешность из-за гистерезиса может быть уменьшена до десятых долей процента (до 0,3 %).
2. Погрешность линейности. Для уменьшения этой погрешности приложением дополнительной силы в материале создается предварительное напряженное состояние. Нелинейность характеристики преобразование уменьшается при соответствующем выборе материала чувствительного элемента преобразователя и взаимной коррекцией нелинейностей цепочки преобразования. Погрешность линейности может быть уменьшена до 1–2 % [10].
3. Погрешность, обусловленная колебаниями напряжения питания. При изменении напряжения питания изменяется начальное значение магнитной проницаемости и магнитоупругая чувствительность. Для уменьшения этой погрешности необходимо работать в полях, соответствующих максимальной магнитной проницаемости. Погрешность может быть уменьшена до 0,3–0,4 % на 1 % изменения напряжения питания.
4. Температурная погрешность. При изменении температуры изменяется сопротивление обмоток и магнитная проницаемость. Температурная погрешность составляет 0,5–1%. Для уменьшения погрешности используются дифференциальные и магнитоанизотропные ИП.
5. Погрешность, обусловленная старением материала магнитоупругого ИП. Старение приводит к изменению магнитной проницаемости и магнитоупругой чувствительности. Для уменьшения данной погрешности используют естественное или искусственное старение, а также примененяют дифференциальные ИП. Погрешность старения можно уменьшить до 0,5 %.