(ЭДС), развиваемая термопарами, мала, поскольку большинство объектов диагностирования работает при температурах, не превышающих 100 °С. При измерениях малых перепадов температур ЭДС еще ниже, поэтому необходимо применять специальные чувствительные усилители постоянного тока или чувствительные электронные приборы.

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите основные задачи диагностики.

2.Какие эксплуатационные факторы влияют на закономерность изменения параметров технического состояния машин?

3.В чем суть органолептического метода измерения диагностических параметров? И

4.Назовите преимущества контактных и потенциометрических преобразователей. Д

5.Какие недостатки емкостных преобразователей вы знаете?А

	б
и
С

38

3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

3.1. Средства измерения длины и перемещений

Прежде всего, следует выделить два метода замера физических величин (длины, расстояния, перемещения): бесконтактный и кон-

тактный [10, 11].

Бесконтактный метод замера длины (расстояния) предусматривает замер времени прохождения сигналов – электромагнитных, звуковых и т. д.

L

1

И

2

Д

А

Рис. 3.1. Схема бесконтактного измерения расстояния:

1

б

– излучатель; 2 – отражатель

и

Расстояние измеряется по времени прохождения сигналов от излучателя до отражателя от отражателя до излучателя. При этом

мый приборомС, идет узким пучком и, как любой звук, отражается от препятствия, после чего улавливается специальным приемником.

скорость прохожден я с гнала известна, т. е. . Такие приборы

=

используют, когда необход мо измерить достаточно большое расстояние.

Ультразвуковой дальномер. Ультразвуковой импульс, испускае-

Кпреимуществу можно отнести массу дальномера – аппарат компактен и легок в использовании.

Кнедостаткам можно отнести:

–измерение расстояний менее 300 м, иначе ультразвук просто рассеется;

–необходимость наличия массивной преграды на пути звука. Ультразвуковые приборы все больше вытесняются лазерными

дальномерами, принцип действия которых похож на предыдущий тип. Только для измерений используется не ультразвук, а лазерный луч,

39

который распространяется с гораздо большей скоростью и практически не рассеивается. Поэтому расстояние, которое можно измерить с помощью лазерного прибора, практически не ограничено в земных условиях, было бы лучу откуда отразиться.

Преимущества прибора:

–компактность;

–высочайшая точность, независимо от температуры и влажности окружающего воздуха;

–узкая направленность лазерного луча позволяет использовать прибор как линейку для проведения строительных и монтажных работ, что позволяет быстро выявлять и устранять любые дефекты.

Контактный метод, когда происходит соприкосновение сред-

ства измерения расстояния и объектов, между которыми оно измеряется. И

Наиболее распространённый пример: измерение расстояния с помощью линеек и других средств. Д

При необходимости замера малых расстояний можно использо-

вать следующие средства:

Потенциометрические датчикиА.б

и
С	3	U
	R
1	2
L

Рис. 3.2. Схема потенциометрического датчика для замера расстояний: 1, 2 – объекты, между которыми измеряется расстояние; 3 – реостат; 4 – показывающий прибор

Емкостный прибор для замера малых перемещений.

В основе работы датчиков данного типа лежит взаимосвязь ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. В простейшем случае речь идёт об изменении расстояния между пластинами

40

вследствие внешнего физического воздействия (рис. 3.3). Поскольку ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально величине зазора между пластинами, определение ёмкости при прочих известных параметрах позволяет судить о расстоянии между пластинами. Изменение ёмкости можно зафиксировать различными способами (например, измеряя его импеданс), однако в любом случае конденсатор необходимо включить в электрическую цепь.

U

Интересующий объект

4

СибАДИ
3
	2
К электронной
схеме обработки
L

Рис. 3.3. Емкостный датчик линейного перемещения с изменяющейся вел ч ной зазора: 1, 2 – объекты, между которыми

измеряется расстоян е; 3 – обкладки конденсатора; 4 – изолирующие прокладки

В данном случае, если зменяется расстояние между объектами, изменяется ёмкость конденсатора, а значит, меняется параметр цепи, отслеживая который с помощью тарированного показывающего прибора можно оценить изменение расстояния между объектами.

Рис. 3.4. Емкостный датчик линейного перемещения с подвижным диэлектриком

41

Индуктивные датчики перемещения.

С помощью ёмкостных и индукционных датчиков также можно измерять угловые перемещения.

	4
	1
	2
3	1

Рис. 3.5. СхемаСибАДИёмкостного датчика для замера угловых перемещений: 1, 2 – неподвижная и подвижная о кладки конденсатора; 3 – ось подвижной обкладки; 4 – зона перекрытия обкладок

Измерение угла поворота между подвижной обкладкой 2 на оси 3 и неподвижной обкладкой 1 производится следующим образом: при повороте обкладки 2 меняется зона перекрытия 4, т.е. изменяется ёмкость конденсатора. Путём тарирования изменения величины электрической цепи мы можем определить угловое перемещение.

Индуктивный датчик перемещения. В одной из конфигураций датчика данного типа чувствительным элементом является трансформатор с подвижным сердечником. Перемещение внешнего объекта приводит к перемещению сердечника, что вызывает изменение потокосцепления между первичной и вторичной обмотками трансформатора (рис. 3.6). Поскольку амплитуда сигнала во вторичной обмотке зависит от потокосцепления, по величине амплитуды вторичной обмотки можно судить о положении сердечника, а значит, и о положении внешнего объекта.

42

Интересующий объект

Тензодатчики (тензорезисторы). Применяются для измерения различных параметров.

Измерение силы. Тензорезистор, наклеенный на рабочее тело датчика, являющегося опорой для груза или прилагаемого усилия, может измерять силу, направленную на эту опору, или вес лежащего на ней груза.

Измерение перемещен я. Тензорезистор, наклеенный на упругий элемент, позволяет определить изгибающее усилие на этот упругий элемент, таким образом, давая возможность измерить перемещение, вызвавшее это изгибающее усилие.

Рис. 3.6. ИндуктивныйСибАДИдатчик перемещения на трансформаторе

Измерение крутящего момента. Тензорезистор, наклеенный на карданный вал автомобильного двигателя или торсионный вал бурильной машины, позволяет измерить силу трансмиссии, иными словами, крутящий момент данного вала.

Измерение давления. Тензорезистор, наклеенный на диафрагму (мембрану), позволяет определить давление воздуха или жидкости на эту диафрагму. Как правило, тензорезистор приклеивают на заднюю поверхность диафрагмы, чтобы избежать его повреждения за счет непосредственного давления воздуха или жидкости.

В большинстве схем тензодатчиков применяются активные тензорезисторы с компенсационными, которые в определенной темпера-

43

турной области обеспечивают функцию преобразования, не завися-
щую от изменения температуры внешней среды.
		L
1
5	3	1'
4			2'
		2
У
		6
)		б	б)
а
	Рис. 3.7. Схема тензометрического датчика:
а – 1, 2 – объекты, между которыми измеряется расстояние; 3 – тензометрическая
балка; 4 – тензометр ческ й датч к; 5 – компенсационный датчик; 6 – показы-
вающий прибор; б – 1 – проводн к с повышенным сопротивлением; 2 – изолятор
На рис.3.7, б показано устройство самого тензометрического
датчика, компенсационный датчик устроен аналогично тензодатчику.
Данный датчик измеряет деформацию балки 3, для этого на неё
вдоль её оси наклеиваютСибАДИтензодатчик 4, поперёк оси – компенсацион-
ный датчик 5. Датчики последовательно включаются в полумост, вто-
рая часть моста находится в усилителе. В нейтральном положении,
когда балка 3 не напряжена, обе части моста балансируются. При из-
менении расстояния между объектами 1 и 2 происходит деформация
балки и тензодатчика, что ведёт к изменению сопротивления в самом
датчике и цепи – происходит разбалансировка моста, которая фикси-
руется показывающим прибором, по изменению параметра в цепи
можно определить расстояние между объектами 1 и 2.

44