I. Обзор методов измерения. Масса

Содержание

Введение

I. Обзор методов измерения. Масса

1.1 Механический метод измерения массы

1.2 Тензорезистивный метод измерения массы

1.3 Индуктивный метод измерения массы

1.4 Магнитоупругий метод измерения массы

1.5 Емкостный метод измерения массы

1.6 Термоэлектрический метод измерения массы

1.7 Фотоэлектрический метод измерения массы

1.8 Магнитоэлектрический метод измерения массы

II. Обзор первичных преобразователей массы

2.1 Механические упругие преобразователи

2.2 Тензорезистивные преобразователи

2.3 Индуктивные преобразователи

2.4 Магнитоупругие преобразователи

2.5 Емкостные преобразователи

2.6 Термоэлектрические преобразователи

2.7 Фотоэлектрический преобразователь

2.8 Магнитоэлектрический преобразователь (преобразователь Холла)

Заключение

Список используемых источников

Введение

 

Масса - физическая величина тела, являющаяся мерой его инерционных и гравитационных свойств. Под массой понимают два различных свойства вещества:

.   Инерционная масса, которая характеризует меру инертности тел и фигурирует во втором законе Ньютона;

2. гравитационная масса, которая определяет, с какой силой тело взаимодействует с внешним гравитационным полем (пассивная гравитационная масса) и какое гравитационное поле создает само это тело (активная гравитационная масса).

Масса определяется как частное от силы на ускорение.

В системе СИ масса измеряется в килограммах, граммах. Несистемные единицы измерения массы - это пуд, фунт, тонна, центнер, карат и т.п.

Для измерения массы используют весы.

Весы - это устройство или прибор для определения массы тел по действующему на них весу, принимаемая равным его силе тяжести. Весы бывают конвейерными (для взвешивания насыпного продукта на конвейерной ленте), суммирующими бункерными (для определения массы большого количества продукта путем его деления на отдельные порции, последовательного взвешивания и суммирования результатов взвешивания), автоматическими железнодорожными, для взвешивания автотранспортного средства в движении, градуированными, неградуированными, с автоматическим установлением показаний, цифровые и механические.

I. Обзор методов измерения. Масса

 

Механический метод измерения массы

 

В основе метода лежит зависимость деформации упругого элемента от приложенной силы. Схема измерения массы может иметь вид:

 

Рисунок 1.1 - Балка равного сопротивления

 

Для измерения массы используются упругие элементы у них деформация зависит от величины приложенной силы. На рисунке показана балка равного сопротивления. Для нее зависимость между массой и деформацией может иметь вид:

 

 

Модуль Юнга зависит от типа материала:

.   Сталь - 210 ГПа

2. Бронза - 75-125 ГПа

.   Латунь - 95 ГПа

.   Серый чугун - 110ГПа

.   Цинк - 210 ГПа

.   Дюралюминий - 74 ГПа

.   Алюминий - 70 ГПа

Балки используются для измерения массы, сравнительно небольших значений: от 0, 1…100 кг.

Достоинства метода: Механический метод возник исторически первоначально. Он отличается простотой и наглядностью измерения массы.

Недостаток метода: выходной величиной для преобразователей, реализующих механический метод является деформация (то есть длина). Её нельзя использовать как сигнал измерительной информации, удобной для автоматической обработки.

Область применения: Механический метод используют в показывающих приборах измерения силы (динамометры), массы (весы), а так же в качестве первичного преобразователя в электронных средствах измерения массы и силы.

 

Термоэлектрический метод измерения массы

 

Явление термоэлектричества было открыто в 1823 г. Зеебеком и заключается в следующем. Если составить цепь из двух различных проводников или полупроводников) А и В, соединив их между собой концами, причем температуру одного места соединения сделать отличной от температуры другого места соединения, то в цепи потечет ток под действием ЭДС, называемой термоэлектродвижущей силой и представляющей собой разность функций температур мест соединения проводников. На данном явлении основан термоэлектрический метод.

Достоинства метода: используются в самых различных диапазонах температур.

Недостатки метода: отличаются существенной нестабильностью.

Область применения: применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т.п.) термопара образует термоэлектрический термометр.

II. Обзор первичных преобразователей массы

 

Индуктивные преобразователи

 

Типы индуктивных преобразователей. На рис.2.3 изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазором , длина которого изменяется под действием измеряемой величины Р (сосредоточенной силы, давления, линейного перемещения). Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, а значит и индуктивность катушки, надетой на сердечник и включенной в цепь переменного тока. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к соответствующему изменению ее полного сопротивления Z. Таким образом, возникает функциональная зависимость между измеряемой механической величиной Р и электрическим сопротивлением Z преобразователя:  и .

Преобразователи такого типа можно применять при измерении перемещений порядка 5…20 мм.

 

Рисунок 2.3 - Индуктивный преобразователь

 

В практике нашли применение почти исключительно дифференциальные индуктивные преобразователи.

Объясняется это не только большей линейностью характеристики, но главным образом меньшей погрешностью этих преобразователей. Одним из основных достоинств индуктивных преобразователей является возможность получения большой мощности преобразователя (до 1…5 В× А), что позволяет пользоваться сравнительно малочувствительным указателем на выходе измерительной цепи, а при необходимости - регистрировать измеряемою величину (возможно включение на выходе цепи самописца или вибратора осциллографа без предварительного усиления). В малогабаритных преобразователях, однако, часто приходиться прибегать к включению усилителя между измерительной цепью и указателем или регистратором.

Емкостные преобразователи

 

Емкостные преобразователи состоят из двух или нескольких пластин, расположенных определенным образом одна относительно другой, причем зазор между ними заполнен диэлектриком, обычно воздухом. Измерительный ход упругого элемента изменяет их расположение и тем самым изменяет емкость преобразователя. Для использования в датчиках чаще всего применяются системы с изменяемой длиной зазора, а из них - несимметричные - главным образом в генераторных схемах для частотных методов измерения. Емкостные преобразователи имеют относительно малые размеры и характеризуются пренебрежимо малыми силами трения и противодействия. Поэтому они пригодны для создания датчиков для всех требуемых номинальных сил.

 

Рисунок 2.5 - Ёмкостный преобразователь

 

Переменным электрическим параметром емкостного преобразовался является емкость конденсатора.

 

 

где e - относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами конденсатора; S - площадь пластин, см²; d - воздушный зазор между пластинами, см.

При смещении пластины конденсатора на некоторую, величину х

 

.

 

Умножая и деля последнее выражение на [1 + х/d] и считая член (x/d) ² в знаменателе величиной второго порядка малости, получим

 

 

т.е. зависимость емкости конденсатора от величины перемещения измерительного стержня будет приближенно линейной.

Заключение

 

Мы рассмотрели основные виды преобразователей для неэлектрической величины - массы.

На мой взгляд, самым перспективным методом преобразования измерений является фотоэлектрический метод и фотоэлектрический преобразователь. Потому что в наше время остро поставлен вопрос о том, как открыть новые источники энергии.

Содержание

Введение

I. Обзор методов измерения. Масса

1.1 Механический метод измерения массы

1.2 Тензорезистивный метод измерения массы

1.3 Индуктивный метод измерения массы

1.4 Магнитоупругий метод измерения массы

1.5 Емкостный метод измерения массы

1.6 Термоэлектрический метод измерения массы

1.7 Фотоэлектрический метод измерения массы

1.8 Магнитоэлектрический метод измерения массы

II. Обзор первичных преобразователей массы

2.1 Механические упругие преобразователи

2.2 Тензорезистивные преобразователи

2.3 Индуктивные преобразователи

2.4 Магнитоупругие преобразователи

2.5 Емкостные преобразователи

2.6 Термоэлектрические преобразователи

2.7 Фотоэлектрический преобразователь

2.8 Магнитоэлектрический преобразователь (преобразователь Холла)

Заключение

Список используемых источников

Введение

 

Масса - физическая величина тела, являющаяся мерой его инерционных и гравитационных свойств. Под массой понимают два различных свойства вещества:

.   Инерционная масса, которая характеризует меру инертности тел и фигурирует во втором законе Ньютона;

2. гравитационная масса, которая определяет, с какой силой тело взаимодействует с внешним гравитационным полем (пассивная гравитационная масса) и какое гравитационное поле создает само это тело (активная гравитационная масса).

Масса определяется как частное от силы на ускорение.

В системе СИ масса измеряется в килограммах, граммах. Несистемные единицы измерения массы - это пуд, фунт, тонна, центнер, карат и т.п.

Для измерения массы используют весы.

Весы - это устройство или прибор для определения массы тел по действующему на них весу, принимаемая равным его силе тяжести. Весы бывают конвейерными (для взвешивания насыпного продукта на конвейерной ленте), суммирующими бункерными (для определения массы большого количества продукта путем его деления на отдельные порции, последовательного взвешивания и суммирования результатов взвешивания), автоматическими железнодорожными, для взвешивания автотранспортного средства в движении, градуированными, неградуированными, с автоматическим установлением показаний, цифровые и механические.

I. Обзор методов измерения. Масса

 

123Следующая ⇒

Поделиться: