2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Читать в pdf

Вариация показаний приборов прямого действия

При составлении уравнения равновесия (2) подвижной части ИМ не был учтен момент трения М_тр, с учетом которого уравне­ние примет вид:

В уравнении (5) знак момента трения может изменяться в зави­симости от направления движения подвижной части ИМ. Графическое представление уравнения равновесия (5) приведе­но на рис. 8. Так как угол поворота α подвижной части ИМ и показание прибора Y связаны однозначной зависимостью, то на рис. 8 по оси абсцисс можно откладывать не угол поворота, а не­посредственно показание прибора.

Рис. 8

По оси ординат отложены три момента М_вр, М_пр и М_тр. Точки пересечения графика вращающего момента М_вр с графиком про­тиводействующего момента М_пр и результирующими графиками противодействующего момента и момента трения (М_пр + М_тр) и (М_пр - М_тр) означают выполнение условия равновесия для под­вижной части ИМ. Проекции этих точек пересечения на ось абс­цисс соответствуют показаниям прибора Y₀, Y₁ и Y₂. Точка Y₀ соответствует отметке шкалы, на которой остановится указатель прибора при отсутствии трения. При наличии трения указатель остановится на отметке Y₁ если он движется в сторону возрас­тающих показаний, и на отметке Y₂, если указатель движется в сторону убывающих показаний. Следовательно, при наличии трения показание прибора содержит погрешность, равную соот­ветственно ∆₁ и ∆₂. Однако определить каждую из этих погреш­ностей невозможно, так как неизвестно показание Y₀. Поэтому экспериментально определяют сумму модулей этих погрешно­стей, называемую вариацией показаний

Как следует из рис. 8, вариация показаний может быть также определена на основании равенства:

Вариация показаний соответствует длине отрезка шкалы при­бора между отметками Y₁ и Y₂. Формула (7) используется для экспериментального определения вариации показаний.

Значение вариации показаний носит случайный характер, так как случайна причина, вызывающая ее. Поэтому при эксперимен­тальном определении вариации показаний из нескольких резуль­татов выбирают наибольший.

Характеристика преобразования, чувствительность, цена деления

Характеристика преобразования прибора — это функцио­нальная зависимость между показанием прибора Y и значением входной измеряемой величины X. Характеристика преобразова­ния прибора может быть задана в различной форме:

• аналитической;
• графической;
• табличной.

На рис. 9 представлены три характеристики преобразования прибора, заданные в графической форме.

Рис. 9

Как видно из рисунка, характеристика 1 линейная, а характеристики 2 и 3 нелинейные. Приборы с линейной характеристикой имеют равномерную шкалу, а с нелинейной — неравномерную. Вид характеристики преобразования зависит от принципа дейст­вия прибора. Характеристика преобразования, которую должен иметь прибор при нормальных значениях влияющих величин, на­зывается номинальной и устанавливается в нормативной доку­ментации на данный тип прибора.

Важной характеристикой приборов является чувствитель­ность, которая представляет собой отношение приращения выходной величины ∆Y к вызвавшему его приращению входной величины ∆Х. В общем случае чувствительность S определяется на основании зависимости

Если характеристика преобразования линейная, то чувствительность прибора одинаковая во всех точках шкалы. Если же характеристика преобразования нелинейная, то чувствительность прибора зависит от значения входной величины X. У приборов с характеристикой преобразования, представленной кривой 2, чувствительность в начале шкалы мала и возрастает к концу шкалы. У таких приборов шкала сжата в начале и растянута в конце. Обратная картина наблюдается у приборов с характери­стикой преобразования, представленной кривой 3. У них шкала растянута в начале и сжата в конце, т.е. чувствительность таких приборов в начале шкалы выше и уменьшается к концу шкалы.

Величина, обратная чувствительности, называется постоянной С прибора и определяется на основании зависимости

Постоянная прибора, так же как и чувствительность, является его точечной характеристикой. Значение постоянной прибора С может быть разным в различных точках шкалы. У приборов с ли­нейной характеристикой преобразования, представленной прямой линией 1, постоянная С во всех точках шкалы имеет одно и то же значение. У приборов с нелинейной характеристикой преобразо­вания постоянная С в различных точках шкалы имеет разное зна­чение.

Цена деления шкалы — это величина, равная разности значе­ний измеряемой величины, соответствующих двум соседним от­меткам шкалы. Цена деления шкалы по своей размерности совпа­дает с постоянной прибора. Различие этих двух характеристик в том, что постоянная прибора — это точечная (дифференциаль­ная) характеристика, а цена деления является интегральной ха­рактеристикой на участке шкалы прибора между двумя соседни­ми отметками. У приборов с линейной характеристикой преобразования значения постоянной прибора и цена деления полностью совпадают по всей шкале, а у приборов с нелинейной характери­стикой преобразования — не совпадают.

 

Принцип действия и свойства электромеханических приборов прямого действия

Принцип действия рассматриваемых приборов определяется способом создания вращающего момента в их измерительном механизме.

Приборы с магнитоэлектрическим измерительным механизмом

У приборов с магнитоэлектрическим измерительным механиз­мом вращающий момент создается за счет взаимодействия маг­нитного поля постоянного магнита с током катушки (рамки), помещенной в это поле. Вращающий момент М_вр определяется зависимостью

где В — индукция магнитного поля;

s и w — площадь и число витков рамки;

I — сила тока в рамке.

Уравнение преобразования у таких измерительных механизмов имеет следующий вид:

где W — удельный противодействующий момент.

Чувствительность по току магнитоэлектрических ИМ в соответствии с формулой (8) определяется зависимостью

Все величины, входящие в формулу (12), постоянные, не зави­сящие от измеряемой величины, и, следовательно, чувствитель­ность магнитоэлектрических ИМ также величина постоянная: S_I = const.

Характер шкалы приборов с магнитоэлектрическими ИМ рав­номерный, что объясняется линейной зависимостью (11) показа­ний прибора от измеряемой величины.

Точность приборов с магнитоэлектрическими ИМ достаточно высокая, что обеспечивается незначительным влиянием внешних магнитных полей и высокой стабильностью элементов ИМ. Чув­ствительность приборов с магнитоэлектрическими ИМ также вы­сокая, что объясняется сильным собственным магнитным полем, обеспечиваемым высоким качеством сплавов для постоянного магнита и малыми объемами рабочего воздушного зазора.

Амперметры и вольтметры с магнитоэлектрическими ИМ измеряют лишь постоянный ток I и постоянное напряжение U. Это объясняется тем, что сила тока в уравнение преобразования (11) магнитоэлектрического ИМ входит в первой степени.

Как следует из рассмотренных свойств приборов с магнитоэлектрическим ИМ, они отличаются высокой чувствительностью и точностью, однако использовать их для измерений можно лишь в цепях постоянного тока. Чтобы использовать магнитоэлектри­ческий ИМ для измерений в цепях переменного тока, предвари­тельно преобразуют переменный ток в постоянный с помощью различных преобразователей. В зависимости от применяемых преобразователей различают приборы:

• выпрямительные;
• термоэлектрические.

---

Назад

Содержание

Вперед