- •1. Общие сведения
- •2. Дифференциально-трансформаторные преобразователи и схемы дистанционной передачи
- •3. Передающие преобразователи с магнитной компенсацией
- •4. Ферродинамические преобразователи и схемы дистанционной передачи
- •5. Электросиловые преобразователи
- •6. Тензопреобразователи
- •1. Общие сведения
- •2. Жидкостные манометры и дифманометры
- •3. Деформационные манометры и дифманометры
- •4. Грузопоршневые манометры
- •5. Электрические и прочие манометры
- •6. Методика измерения давления и разности давлений
- •1. Общие сведения
- •2. Основы теории измерения расхода по перепаду давления в сужающих устройствах
- •3. Расчет градуировочной характеристики сужающих устройств
- •4. Методика использования сужающих устройств для измерения расхода сред
- •5. Оценка погрешности измерение расхода
- •6. Применение сужающих устройств при малых числах Рейнольдса
- •7. Особые случаи измерения расхода
- •1. Ротаметры
- •2. Тахометрические расходомеры
- •3. Электромагнитные расходомеры
- •4. Ультразвуковые расходомеры
- •5. Тепломеры
- •1. Уровнемеры с визуальным отсчетом
- •2. Гидростатические уровнемеры
- •3. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •4. Емкостные уровнемеры
- •5. Индуктивные уровнемеры
- •6. Радиоволновые уровнемеры
- •7. Акустические уровнемеры
- •8. Термокондуктометрические уровнемеры
- •9. Измерение уровня сыпучих материалов
5. Электросиловые преобразователи
Электросиловые преобразователи предназначены для преобразования усилия чувствительного элементапервичного прибора в унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 или 0—20 мА.
Действие электросиловых преобразователей основано на принципе силовой компенсации: усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины, уравновешивается усилием, действующим на этот же чувствительный элемент со стороны устройства обратной связи.
Принципиальная схема преобразователя с линейной характеристикой представлена на рис. 14. В качестве примера рассмотрен первичный прибор для измерения давления —манометр с силъфоном 1 в качестве чувствительного элемента, преобразующего измеряемое давление в усилие (в таких приборах могут использоваться любые чувствительные элементы, преобразующие измеряемую величину в усилие). Преобразователь состоит из рычажной системы, образованной рычагами 2, 4, 6, подвижной опоры 3, расположенной между рычагами 2 и 4 (опора может смещаться вдоль рычага 4), индикатора рассогласования 5 дифференциально-трансформаторной системы, устройства обратной связи 7 магнитоэлектрической системы, усилителя S и корректора нуля 9.
Рис. 14. Принципиальная схема электросилового преобразователя с линейной характеристикой
Принцип силовой компенсации применительно к этой схеме состоит в том, что в момент равновесия усилие, развиваемое чувствительным элементом , равно усилию, действующему на него со стороны обратной связи.
При изменении измеряемой величины вначале нарушается равенство усилий, что вызывает незначительное перемещение рычажной системы и управляющего плунжера 10 индикатора рассогласования 5. Индикатор рассогласования представляет собой дифференциально-трансформаторный преобразователь (рис. 14, б), выходной сигнал которого зависит от положения плунжера вследствие увеличения взаимной индуктивности между обмотками той секции, к которой плунжер смещается, и уменьшения взаимоиндуктивности обмоток другой секции. Выходной сигнал индикатора поступает на вход усилителя , который усиливает его и преобразует в выходной ток, поступающий к вторичному прибору и последовательно с, ним включенному устройству обратной связи 7. Это устройство представляет собой цилиндрическую катушку, закрепленную на рычаге6, которая находится в кольцевом зазоре постоянного магнита. При протекании через катушку тока образуется компенсирующее усилие
(8)
где —средняя длина витка рамки;— число витков;В — магнитная индукция в зазоре; —постоянный коэффициент.
При изменении положения плунжера индикатора 5 ток изменяется таким образом, чтобы восстановилось нарушенное равенствоМожно установить зависимость междуи измеряемым давлениемпри известных геометрических размерах рычагов.
Зависимость между илегко установить при известных плечах рычагов;
где ,,—опоры рычагов;,— точки приложения сил-, с, l —точки подвижного соединения рычагов.
Так как длина плеч ,,,остается неизменной, то
Используя (8), можем записать
где — постоянный коэффициент. Усилиеи значение измеряемого давлениясвязаны между собой через эффективную площадь чувствительного элемента:
В момент компенсации
Отсюда
(9)
Таким образом, статическая характеристика преобразователя линейна. Из (9) видно, что возможна переградуировка преобразователя путем перемещения подвижной опоры 3 вдоль рычагов 2 и 4 (переградуировка означает изменение диапазона измеряемой величины при прежнем диапазоне изменения выходного тока). Например, для увеличения диапазона измерения необходимо уменьшать ·отношение , т. е. передвигать опору вверх. Корректор нуля служит для установки выходного сигнала, соответствующего начальному значению измеряемой величины.
Принцип действия и схема преобразователя с квадратичной характеристикой аналогичны изображенным на рис. 1. Разница заключается в устройстве обратной связи, которое в этом случае является механизмом электромагнитной системы (стержень втягивается в катушку с током). В этом случае , что и обеспечивает желаемую зависимость между выходным током и измеряемой величиной. Наиболее распространенные типы первичных приборов с электросиловыми преобразователями имеют класс 0,6; 1; 1,5. В качестве вторичных приборов могут быть использованы любые миллиамперметры. Преобразователи с силовой компенсацией обладают тем достоинством, что при их использовании нелинейность характеристик чувствительных элементов не влияет на погрешность первичного прибора из-за незначительности перемещений. Это обеспечивает более высокую точность таких преобразователей по сравнению с любыми из ранее рассмотренных. Кроме того, незначительность перемещений чувствительного элемента дает возможность широкого изменения диапазона измерения (до десятикратного) без замены чувствительного элемента.
Вместе с тем сложность кинематической схемы преобразователя обусловливает их низкую виброустойчивость и эксплуатационную надежность.