Достоинства магнитомягких измерительных механизмов

 

I(t)

 

 

 

I₀ ≈ I_ср

 

t

Рисунок 12. Интегрирование входного тока МЭИМ

 

B· S· N

α = ———— · Iср (7)

W

 

а. Высокая точность измерительного механизма. Индукция в зазоре имеет высокое значение (В=0.5…1.5 Тл). Число витков N=100..500.

б. Высокая чувствительность не зависит от угла поворота и тока.

в. Равномерность шкалы.

 

α

 

 

0 I_ср

5. Недостатки:

а) невозможность измерения переменного тока;

б) малая перегрузочная способность;

в) относительная сложность конструкции механизма.

6. Области использования. Амперметры и вольтметры постоянного тока,

омметры и гальванометры (измеряют количество электричества), а так же в приборах с преобразованием рода тока (выпрямительные приборы), где

 

используются механизмы измерения и термоэлектрические приборы, в кото-рых используются термопары и магнитоэлектрические механизмы и элект-ронные приборы, где переменный ток преобразуется полупроводниковыми приборами в постоянный ток.

7. Точность. Классы точности: (0.05); 0.1; 0.2; 0.5; 1.0 – относительная погрешность в процентах.

.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ (ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬМЕТРЫ)

Электронный вольтметр является прибором с преобразованием рода тока.

Введем обозначения:

В – выпрямитель;

У – усилитель переменного тока;

УПТ – усилитель постоянного тока;

М – модулятор.

Электронный вольтметр- это сочетание выпрямителя, усилителей и маг-нитоэлектрического механизма.

~U

 

=U

 

Рисунок 13. Схема универсального электронного вольтметра постоянного и переменного тока

 

Порог чувствительности по напряжению на переменном токе составляет 0.1-0.2 В. Это объясняется тем, что первым блоком на переменном токе является выпрямитель.

Порог чувствительности определяется порогом чувствительности диодов выпрямителя.

I I

 

 

I₀

 

 

0 U₀ U 0 U₀ U

0.1- 0.2

 

Рисунок 14. Порог чувствительности диодов выпрямителя

 

Плюсы: благодаря использованию на входе высокочастотных выпрями-тельных диодов можно достичь максимальной частоты измеряемого сигнала до fmax=300 МГц.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

~U

 

 

Рисунок 15. Электронный вольтметр переменного тока

 

Плюсы: благодаря тому, что на входе усилителя переменного тока порог чувствительности достигает 1 мкВ, но частотный диапазон fmax=3 МГц, который может обеспечить усилитель переменного тока.

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

=U

 

Рисунок 16. Электронный вольтметр постоянного напряжения с модуляцией-демодуляцией

 

Электронный вольтметр постоянного тока на рис. 13 имеет существенный недостаток, связанный с неконтролируемым дрейфом нуля, т. е. УПТ в схеме может иметь значительную аддитивную составляющую погрешности. Это свойственно всем УПТ.

Входной сигнал напряжения постоянного тока преобразуется с помощью модулятора в напряжение переменного тока с заданным информационным признаком. Модулированный сигнал усиливается усилителем У переменного тока и с помощью специального выпрямителя демодулируется в постоянное напряжение, поскольку усилитель переменного тока не имеет аддитивной погрешности то аддитивная составляющая погрешности схемы (рис. 16) на несколько порядков меньше, на рис. 15.

 

ПРИМЕНЕНИЕ СХЕМ

Схема (рис. 13) – в универсальных вольтметрах на постоянных токах. Его диапазон от 1 В до 300 В, на переменном токе диапазон напряжения то же, частота до 300 МГц.

Схема (рис. 15) – микро- и милливольтметры переменного тока. Исполь-зуется в вольтметрах, измеряющих напряжение до 100 В.

Схема (рис. 16) – прецизионный вольтметр постоянного тока. Класс точности от 0.01 В до 0.5 В.

 

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

70% всех измерений посвящены измерению неэлектрических величин. Использование для этого электрических приборов связано с удобством пре-образования измеряемого сигнала.

Чтобы измерить неэлектрическую величину электроизмерительным при-бором нужно преобразовывать эту величину в электрическую. Для этой цели служат измерительные преобразователи.

 

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

1. Преобразователи магнитных полей.

Измерительные катушки. В основе работы лежит закон электромагнитной индукции:

dψ dФ

е= – —— = – N· ——, (8)

dt dt

 

где ψ – потокосцепление;

N – число витков;

Ф – поток через один виток.

 

t

Ф = B· S = 1/N · ∫ edt (9)

В – индукция через виток измерительной катушки;

S – площадь поперечного сечения витка.

 

B = μ 0· H, (10)

-7

где μ 0 = 4π · 10 Гн/м – магнитная постоянная вакуума.

Для измерения магнитного поля (магнитного потока) используются мно-говитковые катушки. Они могут быть перемещающимися линейно или вращающимися в магнитном поле.

При мгновенном перемещении измеряемой катушки используются гальва-нометры магнитоэлектрической системы и милли- и микровеберметры.

Если вынести измерительную катушку из магнитного поля, в точку где В=0, то изменение магнитного потока будет равно:

 

Δ Ф = В· S

 

Веберметр – магнитоэлектрический прибор, измеряющий интеграл:

 

t

∫ edt

Типы веберметров:

М1119 диапазон измерения 1мВб÷ 10мВб

М119 диапазон измерения 1мВб÷ 10мВб

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ХОЛЛА

 

Если через полупроводниковую пластинку пропустить ток и поместить эту пластинку в магнитное поле так, чтобы вектор магнитной индукции был

перпендикулярен плоскости пластины, то в данной пластине будет наводиться ЭДС Холла так, что силовые линии напряженности электричес-

кого поля будут перпендикулярны току.

На принципе Холла построен преобразователь Холла.

a

T

 

 

 

Рисунок 17. Принцип построения преобразователя Холла

 

На рис. 17. обозначены:

Т-Т – токовые электроды;

Х-Х – холловские электроды;

1 – металлические напайки вдоль всего ребра пластины, образующие то-

ковые электроды;

2 – точечная приварка холловского электрода к пластине;

3 – полупроводниковая пластина (из арсенида галлия).

Величины а, б => 0, 8…5 мм.

Уравнение преобразования преобразователя Холла имеет вид:

 

E=K· B· I, (11)

 

где К – чувствительность;

В – магнитная индукция;

I – ток через преобразователь Холла.

Если вектор магнитной индукции не перпендикулярен пластине, то уравнение (11) имеет вид:

 

E=K· B· I· cosα (12)

 

 

 

Рисунок 18. Учет угла падения α вектора магнитной индукции В на пластину

Применение:

1) определение индукции и напряженности магнитного поля в отдельных точках;

2) измерение больших токов и быстро изменяющихся токов.

 

ПХ

H

RBH

x

 

Рисунок 19. Иллюстрация к применению преобразователя Холла (ПХ) для измерения токов

 

По закону Био-Савара-Лапласса проводник с током I создает магнитное поле:

 

H=K· I / R² (13)

 

Особенно эффективно эти приборы используются для измерения быстро текущих процессов (например процессы при коротком замыкании).

 

РЕОСТАТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

 

Реостатные преобразователи - это широкий круг преобразователей, на входе которого перемещение X, а на выходе – активное сопротивление R(x).

 

 

б) в)

 

Рисунок 20. Реостатные преобразователи

а) структурная схема;

б) реостатный преобразователь с постоянным сечением и график

его уравнения преобразования;

в) реостатный преобразователь с переменным сечением и график

его уравнения преобразования

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Вопрос 10: Бихевиоризм (предмет исследования, основной метод исследования, образ человека, достоинства и ограничения данного направления)
2. Генераторы синусоидальных колебаний на основе моста Вина: устройство, принцип работы, особенности фазосдвигающих цепей, расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.
3. Генераторы треугольных колебаний: назначение, область применения, вывод расчётных соотношений для периода генерируемых колебаний. Достоинства и недостатки.
4. Глава XXII. Преступления против свободы, чести и достоинства личности
5. Градуировке контрольно-измерительных приборов
6. Действия частей и механизмов ПМ при израсходовании патронов
7. Детали передних тормозных механизмов автомобилей «десятого» семейства
8. Достоинства и недостатки железобетона.
9. Достоинства и недостатки линейно-функциональных структур
10. Достоинства и недостатки смазок
11. Достоинства и ограничения методики.