Пневматические преобразователи с дифференциальной схемой измерений

Другим способом уменьшения погрешности измерения в пневматических преобразователях является применение дифференциальной схемы измерения.

Рис. 4.25 Схема пневматического моста в дифференциальных пневматических преобразователях

 

 Пневматические дифференциальные преобразователи строятся по мостовой схеме (рисунок 4.25). Пневматический мост состоит из двух ветвей. Одна ветвь имеет входное сопло f₁ и измерительное сопло 1. Эта ветвь переменного давления “p₁”, которое зависит от зазора S и, следовательно, от контролируемого параметра ТН. Другая ветвь образована входным соплом f₁´ и соплом 2 с постоянным зазором S = Const. Эта ветвь постоянного давления р₂ = Const, которая называется противодавлением.

К одной диагонали моста подводится воздух постоянного давления Р = Const, а с другой – снимается переменный параметр ∆ р=р₁–р₂. Погрешность измерения дифференциального преобразователя составляет

 

                                                                         (4.7)

 

Поскольку обычно ∆ р < p и изменяется во много раз больше, чем давление р, то согласно формулам (4.6) и (4.7) дифференциальные преобразователи имеют меньше погрешность и выше точность измерения по сравнению с простыми пневматическими преобразователями. На точность измерения дифференциальных преобразователей оказывают меньше влияние колебания давления воздуха ∆ Р.

В качестве измерителя параметра “∆ р” используются сильфонные и диафрагменные (мембранные) преобразователи.

 

Рис. 4.26 Схема дифференциального преобразователя с мембранной компенсационной системой

 

На рисунке 4.26 показана схема дифференциального преобразователя с компенсационной пневматической системой.

Сжатый воздух через входные сопла 1 и 2 передается в измерительную и компенсационную камеры 3 и 4, которые разделены мембраной 5. На мембране закреплена игла 6, которая во время перемещения изменяет площадь проходного сечения компенсационного сопла 7. Измерительное сопло 8 связано с измерительной камерой. В зависимости от зазора S мембрана занимает такое положение при котором расход воздуха через сопла 8 и 7 будет одинаковым, т.е. р₁=р₂.

Чувствительность (передаточное отношение К) при заданных диаметрах сопел зависит только от угла конуса иглы и не зависит от зазора S. Это расширяет пределы измерения и позволяет легко регулировать чувствительность прибора путем изменения иглы. В простых датчиках для этого необходимо менять сопла.

Точность до 0, 1 мкм, производительность до 3000 шт/чел.

На рисунке 4.27 показана схема дифференциального пневматического преобразователя, у которого в качестве элемента сравнения используются сильфонные измерители, реагирующие на разницу давлений “∆ р” в двух ветвях пневмомоста. Схема применяется для активного контроля при шлифовании вала. В качестве воспринимающего элемента используется трехконтактная скоба фирмы “Marposs”. На корпусе скобы 3 устанавливаются две “губки” c износостойкими контактами. Одна “губка” 1 – неподвижная, другая 2 – подвижная. Два диаметрально расположенных контакта выполняют измерительные функции, третий упорный контакт необходим для базирования скобы относительно заготовки. Внутри корпуса с помощью микровинта 5 размещается измерительная камера 4. Измерительное усилие создается пружиной 11.

Сжатый воздух под рабочим давлением Р истекает через входные сопла f₁ и f₁´, поступает в сильфоны 6 и 7.

Сильфоном называют измерительный элемент, который реагирует на изменение давления изменением своего объема. Сильфон 6 через ветвь f₁ – f₂ связан с измерительной камерой 4 и измерительным соплом 8. В этом сильфоне в процессе измерения создается давление “∆ р₁”, величина которого зависит от зазора S и, следовательно, от размера “d”. Сильфон 7 через другую ветвь f₁´ – f₂´ связан с соплом 9, через который??????????????? 12 устанавливается постоянный расход воздуха. В результате в сильфоне 7 создается постоянное противодавление р =Const.

Свободные торцы сильфонов жестко связаны рамкой 10 с подвижными электроконтактами. В процессе шлифования вала р₁≠ р₂ и за счет изменения объемов сильфонов рамка смещается до положения, при котором ∆ р = 0. При этом, если размер вала d достигает предельных значений, то перемещение рамки вызывает включение электрической цепи В или Н (верхний предел или нижний предел).

Пневматические преобразователи обладают следующими достоинствами:

- достаточно высокая точность измерения ( ≈ 1мкм);

- непрерывность и дистанционность измерений;

- малогабаритная измерительная оснастка позволяет проводить измерения в труднодоступных местах;

- возможность контролировать практически любые линейные параметры;

- возможность комбинировать для образования измерительных систем, контролирующих сумму или разность размеров;

- бесконтактный способ измерения позволяет контролировать легкодеформируемые поверхности, исключить износ и повреждения контролируемой поверхности, что повышает надежность и точность контроля;

- сравнительно легко автоматизируются, просты в эксплуатации, требует менее квалифицированного обслуживания, чем индуктивные преобразователи;

- нечувствительность к вибрации и другим внешним условиям.

К факторам, ограничивающим применение пневматических преобразователей можно отнести:

- значительная инерционность измерений, что снижает производительность этих преобразователей;

- для надежной работы необходимость в сжатом, сухом, чистом воздухе постоянного давления (Р = 0, 15 МПа), что связано с применением компрессорных станций, воздушных фильтров и ресиверов;

- ограниченный диапазон измерений из-за нелинейности характеристики преобразователя.

 

 

Раздел V

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: