- •Файл взят с сайта www.Kodges.Ru, на котором есть еще много интересной литературы
- •1.1. Определение и классификация измерений, методов и средств измерений. Единицы физических величин
- •1.2. Погрешности измерений
- •1.3. Погрешности средств измерений
- •1.4. Характеристики электроизмерительных приборов
- •2.2. Меры единиц электрических величин
- •2.3. Эталоны единиц электрических величин
- •3.1. Шунты и добавочные резисторы
- •3.2. Измерительные трансформаторы. Общие понятия
- •3.3. Измерительные трансформаторы тока
- •3.4. Измерительные трансформаторы напряжения
- •3 5. Измерительные трансформаторы постоянного тока
- •3 6. Лабораторная работа № 1.
- •4.1. Общие вопросы
- •4 2 Технические требования
- •6 5 Мостовые цепи
- •Часть 2. Поверка амперметра
- •7.5. Самопишущие приборы прямого действия
- •7.6. Светолучевые осциллографы
- •8 1. Классификация. Общие сведения
- •8.2. Электронные вольтметры
- •6 4 Методы коррекции погрешностей
Часть 2. Поверка амперметра
Певерка амперметра заключается в сравнении показаний амперметра 1а с действительным значением тока I, протекающего через амперметр. Последовательно с поверяемым амперметром включается образцовый резистор с сопротивлением R0. По этой цепи пропускается ток, а напряжение V0 на потенциальных выводах Ro измеряется компенсатором. Действительное значение тока находят как отношение результата измерения £/0 к сопротивлению Ro (/ = UJRc).
Задание 2
1. Ознакомиться с приборами, предназначенными для выполнения работы, и указаниями по нх эксплуатации. Внести в протокол паспортные данные приборов.
2. Проверить возможность применения имеющейся аппаратуры для решения поставленной измерительной задачи.
3 Зарисовать принципиальную схему включения приборов.
Собрать схему и показать ее для проверки руководителю.
Произвести поверку всех числовых отметок шкалы амперметра. Для этого регулировкой тока установить указатель амперметра точно на нужную отметку шкалы и компенсатором измерить значение Uc; указанную процедуру выполнить на всех числовых отметках шкалы.
Определить абсолютные погрешности Д, приведенные погрешности в процентах у, а также поправки — Д для поверяемого амперметра по формулам
'N
где In — нормирующее значение амперметра.
Результаты наблюдений и расчетов представить в виде таблицы (табл. 6 4).
Таблица
6.4
№
наблюдений
Показания
амперметра /л,
А
Значения
Действительное
значение тока 1, А
Погрешности
Поправка—
Д, А
Примечание
и»,
В
Ro,
Ом
абсолютная
Д, А
приведенная
7- %
Сделать заключение о соответствии амперметра своему классу точности.
Составить отчет по требуемой форме.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ
7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Во многих случаях при контроле различных технологических процессов и проведении научно-исследовательских работ необходимо знать не только значение, но и изменение какой-либо физической величины во времени. Если изменение измеряемой величины во времени необходимо знать в одной-двух точках за небольшой интервал времени, то можно произвести отсчет значений из
меряемой величины по обычному показывающему прибору через определенные интервалы времени и затем, что не представляет уже большого труда, построить график изменения интересующей нас физической величины. Такой способ получения графиков изменения измеряемой величины во времени совершенно непригоден, если необходимо знать изменение контролируемых величин во многих точках в течение длительного времени (смена,
Рис. 7.1. Структурная схема регистрирующего прибора.
сутки и т.д.). В этом случае на помощь приходят регистрирующие измерительные приборы, т.е. приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний.
Регистрирующие приборы, так же как и обычные аналоговые показывающие приборы, могут быть разделены на две группы: регистрирующие приборы прямого действия и регистрирующие приборы сравнения. В данной главе рассматриваются аналоговые регистрирующие приборы прямого действия.
На рис. 7.1 приведена структурная схема такого регистрирующего прибора. На вход ИЦ подается электрическая величина х. Если необходимо вести регистрацию изменения какой-либо неэлектрической величины, то в этом случае перед регистрирующим прибором необходимо включить соответствующий первичный преобразователь, который и преобразует контролируемую неэлектрическую величину в электрическую.
Измерительная цепь преобразует электрическую величину х в ток /, достаточный для приведения в действие измерительного механизма. Угол поворота подвижной части измерительного механизма ИМ преобразуется в перемещение указателя по шкале прибора в отсчет- ном устройстве ОУ (ОУ в некоторых регистрирующих приборах может отсутствовать) и в перемещение регистрирующего органа относительно носителя в регистрирующем устройстве РУ. В качестве носителя обычно используется специальная бумажная лента с нанесенной Диаграммной сеткой. Таким образом, регистрирующий орган перемещается пропорционально значению изме
ряемой величины и производит на носителе регистрацию результатов измерения в виде линий или точек.
Если регистрирующий измерительный прибор производит запись изменения измеряемой величины на носителе в форме диаграммы, то такой прибор в соответствии с ГОСТ 16263-70 называется самопишущим измерительным прибором. Самопишущие приборы по допустимой частоте изменения регистрируемого электрического сигнала делятся на две группы:
обычные самопишущие приборы, регистрирующие электрические сигналы, частота изменения которых не превышает 1 Гц (на такие приборы распространяется ГОСТ 9999-79);
быстродействующие самопишущие приборы, предназначенные для регистрации электрических сигналов, частота изменения которых превышает 1 Гц (приборы выпускаются в соответствии с ГОСТ 19875-79).
К аналоговым регистрирующим приборам прямого действия относятся также светолучевые осциллографы, предназначенные для регистрации электрических сигналов с помощью светового луча на специальных светочувствительных носителях, и магнитографы, предназначенные для регистрации быстро изменяющихся электрических сигналов посредством магнитной записи на магнитных лентах.
Вопросы, связанные с регистрацией с помощью магнитографов, в данной главе не рассматриваются.
7.2. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ
Методы регистрации обеспечивают выполнение ряда основных требований, предъявляемых к регистрирующим устройствам. К таким требованиям относятся:
наглядность, видимость результата регистрации;
возможно меньшая погрешность регистрации из- за конечных размеров наносимых на носитель символов;
возможно более высокое быстродействие, а следовательно, и более широкий частотный диапазон регистрирующего устройства;
возможно большая длительность работы без перезарядки и подналадки.
В настоящее время известно большое число различных методов регистрации. Рассмотрим основные группы этих методов.
Методы регистрации с нанесением слоя вещества на носитель. К этой группе методов относятся следующие методы регистрации: карандашный, чернильный, чернильный струйный, с применением пасты в шариковом устройстве, с применением пасты под давлением, копировальный, печатный и т. д. Наиболее распространенным является чернильный метод регистрации.
Н
Рис. 7.2. Регистрирующий орган и носитель при чернильном методе регистрации.
поступают специальные чернила. Достоинствами чернильного метода регистрации являются:
малое воздействие со стороны регистрирующего органа на подвижную часть измерительного механизма;
высокое качество оставляемого на носителе следа;
относительно большая длительность работы без перезарядки (в современных приборах — до 30 сут);
долговечность регистрирующего органа.
Однако чернильный метод регистрации имеет и ряд
существенных недостатков:
необходимость применения специальных чернил, в состав которых входят дистиллированная вода, анилиновый краситель, глицерин, глюкоза, фенол;
замерзание и высыхание чернил;
засорение внутреннего отверстия регистрирующего органа;
необходимость использования специальной бумаги в качестве носителя;
относительно большая ширина линии записи (0,4— 0,5 мм).
В последние годы все шире начинают применять ме* тоды, в которых используется паста в шариковом устройстве и паста (чернила) под давлением.
161
11—970
ростях перемещения носителя, например при v~20 мм/ч (1 мм за 3 мин), паста на шарике успевает высохнуть и четкая регистрация не получается.
Метод с использованием пасты (чернил) под давлением требует применения специального миниатюрного компрессора, создающего давление, изменяющееся при изменении скорости перемещения носителя.
Следует отметить, что карандашный метод регистрации, который на первый взгляд кажется простым и эффективным, применяется очень редко, так как при этом методе возникают относительно большие усилия на подвижную часть измерительного механизма со стороны регистрирующего органа.
Методы регистрации со снятием слоя вещества. Наибольшее распространение из методов регистрации со снятием слоя вещества получили плавильный и резцовый методы.
При плавильном методе в качестве регистрирующего органа РО (рис. 7.3, а) используется нагретый до высо-
а
— плавильный метод регистрации; б —
резцовый метод регистрации.
кой температуры стержень или нихромовая спираль. Но- / ситель — специальная бумажная лента, обычно черного цвета, покрытая тонким слоем парафина или воска с мелом. При соприкосновении такой бумажной ленты с нагретым регистрирующим органом слой парафина или воска расплавляется и на ленте остается черный четко видимый след.
Основным недостатком плавильного метода является необходимость изменения степени нагрева регистрирующего органа при изменении скорости перемещения носителя. Несмотря на этот недостаток, данный метод весьма прогрессивен и получает все большее применение при разработке новых регистрирующих приборов.
При резцовом методе регистрации (рис. 7.3, б) в ка
честве регистрирующего органа применяется игла из твердого материала, например корунда. Носитель — обычная глянцевая черная бумажная лента, покрытая тонкие слоем парафина с мелом или очень тонким слоем (10—15 мкм) напыленного металла. При перемещении регистрирующего органа по носителю, который в свою очередь движется со скоростью v, тонкий слой покрытия счищается. На носителе остается след в виде сплошной линии толщиной 50—100 мкм.
Резцовый метод регистрации при металлическом покрытии носителя позволяет применять регистрирующие приборы в тяжелых климатических условиях при повышенной точности регистрирующего устройства.
Методы регистрации с изменением состояния вещества. Методы регистрации с изменением состояния вещества применяются значительно реже, чем методы регистрации с нанесением и со снятием слоя вещества. Наиболее распространенным методом регистрации с изменением состояния вещества является метод регистрации, при котором световым лучом осуществляется воздействие на светочувствительный носитель. Этот метод регистрации широко применяется в светолучевых осциллографах. Совершенно очевидно, что в этом случае обязательно должен быть источник светового излучения, а на подвижной части измерительного механизма должно быть укреплено небольшое зеркальце, отражающее луч света на носитель.
11
163
К методам регистрации с изменением состояния вещества относится также метод регистрации на магнитной ленте, применяемый в магнитографах.
7.3. ВИДЫ ДИАГРАММНЫХ ЛЕНТ
В аналоговых регистрирующих приборах прямого действия, как правило, применяются в качестве носителей различные диаграммные ленты и только в некоторых случаях могут быть применены диаграммные диски. Технические требования к ним сформулированы в ГОСТ 7826-75.
Различают три вида диаграммных лент.
1. Диаграммные ленты типа ЛR (рис. 7.4 я). Они имеют криволинейную систему координат и предназначены для регистрирующих
Рис.
7.4. Диаграммные ленты, с
—типа ЛИ, б — т-iina
ЛПГ;
е — типа ЛПВ.
приборов с перемещением регистрирующего органа в горизонтальной плоскости по дуге окружности. Отсчет значения зарегистрированной величины производится с помощью специальной масштабной линейки и вертикальных линий, называемых линиями отсчета. При пользовании масштабной линейкой нуль линейки совмещается с нулевой линией диаграммы. Отсчет интервалов времени производится с помощью линий времени, расположенных горизонтально и проведенных по дуге окружности.
2 Диаграммные ленты типа ЛПГ (рис. 7.4, б), имеющие прямоугольную систему координат с прямолинейными горизонтально расположенными линиями времени. Такие ленты предназначены для регистрирующих приборов с прямолинейным перемещением регистрирующего органа в горизонтальной плоскости. Отсчет значения зарегистрированной величины производится без масштабной линейки с помощью вертикально расположенных лииий отсчета.
Очевидно, что применение диаграммных лент типа ЛПГ требует наличия в регистрирующем приборе специального приспособления, преобразующего вращательиее движение подвижной части измерительного механизма в линейное перемещение регистрирующего органа.
3. Диаграммные леиты типа ЛПВ (рис. 7 4, в) с прямолинейными вертикально расположенными линиями времени. Они предназначены для регистрации изменения измеряемой величины в прямоугольной системе координат в регистрирующих приборах, имеющих регистрирующий орган, перемещающийся прямолинейно в вертикальной плоскости.
Диаграммные ленты могут быть с перфорацией, как это изображено на рис. 7.4, так и без нее. В этом случае к наименованию диаграммной ленты добавляются буквы В и П: JIRBFI; ЛПГБП и ЛПВБП. Ширина поля записи диаграммных лент может быть от 40 до 400 мм.
7.4 РЕГИСТРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Рассмотрим разновидности устройств, соединяющих регистрирующий орган с подвижной частью измерительного механизма. Предположим, что в качестве измерительного механизма используется магнитоэлектрический измерительный механизм с внутрира- мочным магнитом и регистрация производится наиболее распространенным чернильным методом.
Различают два вида устройств: устройство с непосредственным соединением регистрирующего органа с подвижной частью измерительного механизма (рис. 7.5 а) и устройство, в котором регистрирующий орган соединяется с подвижной частью измерительного механизма посредством так называемого спрямляющего устрой-
Рис.
7.5. Регистрирующие устройства при
использовании чернильно-» го метода
регистрации на диаграммных лентах, с
— типа Л R;
б
— типа ЛПГ.
В первом случае (рис.7.5, а) рычаг 1 укрепляется на рамке измерительного механизма ИМ. На рычаге размещается капиллярная трубка 2, соединенная одним концом с расположенным иа конце рычага регистрирующим органом РО. Другой конец трубки 2 опущен в неподвижную чернильницу 3 со специальными чернилами. Нетрудно видеть, что при вращательном движении подвижной части измерительного механизма регистрирующий орган будет перемещаться по дуге окружности и, следовательно, рассматриваемое устройство, достаточно простое по конструкции, может производить запись только на диаграммных лентах типа ЛИ, доставляющих оператору известные неудобства при расшифровке результатов регистрации.
В устройстве, изображенном па рис. 7.5, б, рычаг 1, жестко соединенный с рамкой измерительного механизма ИМ, имеет шарнирное соединение с держателем 2. На держателе 2 укреплена капиллярная трубка, один конец которой опущен в неподвижную чернильницу 3, а др\гой соединен с регистрирующим органом РО. На конце держателя 2 укреплен ролик 4. При вращательном движении рамки измерительного механизма ролик 4 совершает возвратно-поступательное движение по неподвижным направляющим 5. Нетрудно видеть, что при этом регистрирующий орган перемещается в зависимости от длины держателя 2 практически по прямой линни.
Регистрация изменения измеряемой величины производится в прямоугольной системе координат на диаграммной ленте типа ЛПГ. Расшифровка результатов регистрации в прямоугольной системе координат достаточно проста, однако применение спрямляющего механизма имеет и ряд недостатков: усложняется конструкция регистрирующего устройства, что увеличивает стоимость прибора; увеличивается момент инерции подвижной части, что ухудшает частотные свойства прибора; увеличивается момент трения, что требует применения измерительных механизмов с большим вращающим моментом.
Для получения развертки во времени диаграммные ленты как в первом, так и во втором случае необходимо перемещать со скоростью v. Для этого в регистрирующих приборах применяются лентопротяжные механизмы. На рис. 7.6, а схематично показан лентопротяжный механизм для диаграммных лент с перфорацией. Ведущий барабан 1 с выступами для отверстий диаграммных лент приводится в движение с постоянной скоростью через редуктор от специального синхронного двигателя. Сменой шестерен редуктора можно изменять, в определенных пределах, частоту вращения барабана 1. Диаграммная лента чистая с минимальной длиной 15 м помещается на свободно вращающейся съемной катушке 2. Диаграммная лента с записью через направляющий ролик 3 поступает на лентособирающую катушку 4, которая приводится в движение от ведущего барабана 1 посредством фрикционной цепной передачи 5. К держателю или рычагу 6, соединенному с подвижной частью измерительного механизма, при наличии отсчетного устройства укрепляется указатель 7, обеспечивающий визуальный отсчет показаний по шкале 8.
На рис. 7.6, б схематично показан лентопротяжный механизм для диаграммных лент без перфорации. В этом случае перемещение диаграммной ленты осуществляется ведущим барабаном 1, не имеющим никаких выступов. Во избежание проскальзывания диаграммной ленты прижим ее к поверхности ведущего барабана осу-
ществляется
двумя прижимными роликами
2.
Лентособирающая катушка
4
приводится в движение посредством
фрикционной передачи 3. Регистрирующий
орган перемещается по неподвижной
опоре 5, по которой движется диаграммная
лента со съемной катушки
6 через
направляющие ролики 7 на ведущий барабан
1.
Рис.
7.6. Лентопротяжные механизмы для
диаграммных лент. а
— с перфорацией; б — без перфорации.