Курсовая: Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 385 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

25 Министерство образования Российской Федерации БАРНАУЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХ НИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По курсу «физические основы измерений». Тема : «Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями». Отделение : вечернее Специальность : 3404 Группа : 1С 99 Выполнил : Дурманов Д . В. Принял : Черненко П . В. Барнаул 2001 г. Содержание Стр. I . Введение ………………………………………………………………………… .2 II . Общая часть …………………………………………………………………… .8 III . Устройство и принцип работы измерительных преобразователей Фи зические основы его работы ……………………… .11 1. Реостатные преобразователи …………………………………………………… .11 2. Индуктивные преобразователи ………………………………………………… .13 3. Емкостные преобразователи …………………………………………………… .17 IV . Применение измерительного преобразователя в сис темах автоматического контроля или регулирования …………………………… 19 Системы автоматического контроля ……………………………………………… 19 V . Конкретная структурная схема САР …………………………………… ..22 Характеристики САР……………………………………………………………… ..22 VI . Описание работы выбранной САР … …………………………………… 23 VII . Характеристики выбранной САР ……………………………………… .24 VIII . Выводы ……………………………………………………………………… 25 Литература ………………………………………………………………………… 26 I . Введение Комплексная автоматизация производства и измерений связана с получением данных о значении различных физических величин , характеризующих состояние объекта управления (исследования ), — механических , тепловых , химических , оптических и других величин , которые принято называть неэлектрическими. Существует ряд способов измерения неэлектричес ких величин , различающихся по виду энергии сигнала измерительной информации. Однако мы опишем только электрический способ измерения , так как это наиболее широко распространенный способ измерения . Он имеет ряд дост оинств , которые способствовали ему широкое распространение , а именно точность , удобство в эксплуатации измерительных приборов , легкость в исполнении (проектировании , производстве ) измерительных приборов , хорошо изученный математический материал , компактно с ть измерительных приборов , возможность сопряжения с вычислительной машиной. Рис . 1.1 Структура устройства для измерения не электрических величин . Упрощенная структурная схема пр иведена на рис 1.1, где 1. ПП — первичный измерительный преобразователь 2. ИЦ — измерительная цепь 3. ОУ — отчетное устройство , в качестве которого используют электроизмерительный показывающий прибор . В отдел ьных случаях результат измерения представляется в цифровой форме (кодируется ). Размещенный непосредственно на объекте ПП преобразует неэлектрическую величину Х в электрическую величину У . Кроме термина "первичный преобразователь " для обозначения элемента , преобразующего неэлектрическую величину в электрическую , применяют термин "датчик неэлектрической величины” или просто "датчик ". К первичным преобразователям (ПП ) предъявляют требования воспроизводимости и однозначности характеристики преобразования У = F ( Х ), стабильности во времени характеристики преобразователя , минимального обратного действия преобразователя на исследуемый объект , точности быстродействия и др. Первичные измерительные преобразователи очень разнообразны по принципу действия , устройству , ви ду энергии входного сигнала , метрологическим и эксплуатационным характеристикам . Целесообразно классифицировать их по физической природе явлений , лежащих в основе их работы , с учетом вида преобразуемой энергии . По указанным признакам первичные преобразова тели можно подразделить на : 1. механические резистивные (контактные , реостатные , тензометрические ) 2. электростатические (емкостные , пьезоэлектрические ) 3. электромагнитные (индуктивные , индукционные , магнитоупругие ) 4. теплоэлектрические (термоэлектричес кие , терморезистивные ) 5. электрохимические (резистивные элктролитичекие , кулонометрические , химотронные ) 6. оптико-электрические 7. гальванокинетические 8. Атомные (ионизационного излучения , квантовые ) Только одно перечисление групп первичных преобразова телей неэлектрических величин свидетельствует о том , сколь широк круг вопросов , относящихся к измерению неэлектрических величин , и как важно унифицировать методы и средства их измерений. На вход первичного преобразователя кроме входной величины Х действуют и другие параметры объекта и окружающей среды . В этих условиях первичный преобразователь должен избирательно реагировать только на значение входной величины и не реагировать на влияние всех остальных факторов . Задача подавления чувствительности первичног о преобразователя к влияющим величинам относится к важным задачам , решаемым конструктивными и схемными методами. Рис . 1.2 . Чувствительные элементы дифференциальных датчиков : а — резистивпог о ; б — индуктивного Если изменение неэлектрической величины приводит к изменению пассивного параметра ПП — сопротивления , емкости , индуктивности или взаимной индуктивности , то ПП называются параметрическими , а если к генерированию активной величины (ЭДС т ока ), то генераторными. Особенно широко применяются дифференциальные ПП . Чувствительные элементы (ЧЭ ) таких первичных преобразователей показаны на рис 1.2. При воздействии измеряемой величины Х на ЧЭ дифференциального ПП на выходе его формируются два сигнал а , направленных навстречу друг другу . Разность этих сигналов поступает в измерительный канал , состоящий из преобразователей и измерительного прибора . Например , ЧЭ индуктивного дифференциального первичного преобразователя (рис .1.2, б ) состоит из двух одина к овых неподвижных сердечников с обмотками и одного общего якоря , при перемещении которого на расстояние Х изменяются индуктивности L 1 и L 2 обмоток . В зависимости от направления перемещения одна из индуктивностей увеличивается , а другая уменьшается. Аналогич но устроены резистивные , емкостные и другие дифференциальные первичные преобразователи . Аддитивная составляющая погрешности преобразования дифференциальных первичных преобразователей существенно меньше , чем у недифференциальных , так как погрешности , вызва н ные влияющими величинами , взаимно компенсируются , а реакция на изменение неэлектрической величины гораздо сильнее. Выходной сигнал первичного преобразователя У поступает в канал преобразования измерительной информации , структурные схемы которого зависит от типа первичного преобразователя , его выходной мощности , а также от требований к точности и быстродействию измерительного устройства. Рис 1.3 . Измерительные цепи приборов для измерения не электрических величин с параметрическими датчиками Измерительные цепи И Ц (см. рис :1.2) могут строиться по структурным схемам прямого и уравновешивающего преобразователя. Измерительные цепи (ИЦ ) прямого преобразования , в свою очередь , делятся на работающие с генераторными и параметрическими первичными преобразователями. Основным принципом построения ИЦ прямого преобразования с генераторными ПП является принцип согласования выходных и входных сопротивлений последовательно включенных преобразователей , обеспеч ивающий минимальные потери измерительной информации в канале преобразования. С параметрическими ПП используются три вида измерительных цепей прямого преобразования (рис 1.3): цепи последовательного включения (а ), цепи в виде делителей (б ) и цепи в виде неба лансных (неравновесных ) мостов (е ). Измерительные цепи последовательного включения и в виде делителей отличаются общим недостатком — наличием выходного сигнала ( Y =1) при отсутствии входного (Х =0). В неравновесных мостах этот недостаток устранен . Кроме того , ИЦ на основе небалансных мостов имеют больше возможностей , так как параметрические первичные преобразователи могут быть включены в одно , два или все четыре плеча моста , что соответствует увеличению выходной мощности ИЦ , т . е . повышению ее чувствительнос т и. Чувствительность S всего измерительного устройства прямого преобразователя , состоящего из последовательного ряда измерительных преобразователей , определяется по формуле S=S 1 S 2 S 3 … Sn (1.1) где S1, S2, S з ... Sn — чувствительности преобразователей , образующих канал передачи информации. Каждый преобразователь имеет свою погрешность , и , очевидно , максимальная погрешность всего измерительного устройства , построенного по методу прямого преобразования , окажется равной сумме погрешностей отдельных пре образователей . Поэтому , несмотря на простоту и быстродействие приборов , построенных по методу прямого преобразования , для точных измерений неэлектрических величин применяют метод уравновешивания. В этом сл учае чувствительность измерительного устройства (ИУ ) определяется формулой S=k/(1+K в ) (1.2) где К— коэффициент передачи цепи прямого преобразования ; в — коэффициент передачи цепи обратного преобразования. При выполнении условия К в >>1 погрешность ИУ буд ет определяться только погрешностью цепи обратного преобразования. Значения выходных величин большинства первичных преобразователей — термопар , терморезисторов , ионизационных преобразователей , газоанализаторов и других незначительны и находятся обычно в ди апазоне 10 -6 — 10 -2 В и 10 -10 — 10 -5 А . без предварительного усиления столь малые напряжения и токи невозможно ни измерить показывающими электроизмерительными приборами , ни передать по ли ниям связи без существенных погрешностей . Поэтому одной из задач сов ременной измерительной техники является усиление с высокой точностью и функциональное преобразование малых напряжений и токов. В связи с развитием операционных интегральных усилителей для параметрических преобразователей начали широко применяться мостовые цепи с автоматическим уравновешиванием. Схема моста следящего уравновешивания со статической характеристикой приведена на рис . 1.4. Здесь R 1 — медный терморезистор , предназначенный для измерения температуры , а остальные плечи моста образованы резисторами R 2 R 4 и Rз +R m . Рис .1.4 . Схема моста со статическим следящим уравновешиванием Пусть при измеряемой температуре 0=0 сопротивление R.1 = Rз + R M и R 2 = R 4 , тогда напряжение на диагонали Uав, подаваемое на вход усилителя , также равно нулю и ток указателя I у k =0. При возрастании и сопротивления R 1 усилитель будет давать на выходе такой ток I yk , чтобы падение напряжения на резисторе R м уравновешивало прирост напряжения на резисторе R 1 . Таким об разом , мост будет оставаться в равновесии и шкала прибора будет линейна при приращениях Д R 1 а сопротивление Rм определит масштаб соотношения между Д R 1 и Iy k . Измерительные цепи уравновешивающего преобразования с компенсацией измеряемых неэлектрических вели чин применяются часто для измерения механических усилий , крутящих моментов , магнитных величин и др. Первичные преобразователи с помощью соединительных проводов могут быть удалены от ИЦ на некоторое расстояние . В этом случае на результат измерения могут ока зывать влияние вариация значений сопротивлений соединительных проводов при изменении температуры окружающей среды и паразитные ЭДС , возникающие от действия внешних электромагнитных полей. Погрешность , вносимая соединительной линией (каналом связи ), должна рассматриваться как составляющая методической погрешности , входящей в суммарную погрешность измерений неэлектрической величины . Точность результата такого измерения может быть оценена приближенной максимальной погрешностью по формуле : |д max |=|д пп |+|д иц |+ |д е r |+|д м | (1.3) где д max — предел допускаемой относительной погрешности измерения неэлектрической величины ; д пп — максимальное значение относительной погрешности первичного преобразователя ; д иц — относительная погрешность измерительной цепи ; д е r — относи тельная погрешность измерения выходного показывающего прибора ; д м — методическая погрешность . II . Общая часть 1. Характеристики измерительных преобразователей неэлектрических величин. Зависимость выходной величины измерительного преобразователя у от входной х выражается уравнением преобразования у = f (х ) Уравнение преобразования (функцию преобразования ) обычно приходится находить экспериментально , т . е . прибегать к градуировке преобразователей . Результаты градуировки выражаются в виде таблиц , графиков или аналитически. Часто у преобразователей выходной сигнал у зависит не только от входной измеряемой величины х, но и от внешнего фактора Z , т . е . функция преобразования в общем виде, y =f(х , Z ). В этом случае при градуировке определя ется ряд функций преобразования при разных значениях Z . Знание функций преобразования при разных значениях влияющего фактора позволяет тем или иным способом (введением поправки , автоматической коррекцией ) учесть влияние внешнего фактора . Например , электрич еская проводимость к растворов электролитов зависит от концентрации С и температуры t . Поэтому при использовании зависимости к = f (С ) для определения концентрации нужно либо поддерживать температуру раствора постоянной , либо вводить поправки (расчетным пу тем или автоматически ), зная влияние температуры на эту зависимость. При оценке и сравнении измерительных преобразователей необходимо учитывать следующие их основные свойства. 1. Воспроизводимость функции преобразования . Возможность изготовлять преобразо ватели с заранее предусмотренными характеристиками является необходимым условием выпуска взаимозаменяемых преобразователей. 2. Постоянство во времени функции преобразования . При изменении с течением времени функции преобразования приходится повторять град уировку , что крайне нежелательно , а в некоторых случаях невозможно (например , преобразователь работает в недоступном месте ). 3. Вид функции преобразования . Обычно наиболее желателен линейный вид зависимости y=f /(х ), что облегчает унификацию выходного сигн ала преобразователей с целью использования их с цифровыми измерительными приборами , измерительными информационными системами и вычислительными машинами. 4. Важными характеристиками преобразователя являются его погрешности и чувствительность. Основная погре шность преобразователя может быть обусловлена принципом действия , несовершенством конструкции и технологии изготовления и проявляется она при номинальных значениях внешних факторов. Основная погрешность рассматриваемого отдельно преобразователя может склад ываться из некоторых составляющих : погрешности , обусловленной неточностью образцовых приборов и мер , с помощью которых производилась градуировка ; погрешности за счет приближенного выражения (табличным , графическим , аналитическим способом ) функции преобраз о вания ; погрешности , обусловленной неполным совпадением функций преобразования при возрастании и убывании измеряемой величины (гистерезис функции преобразования ); погрешности от неполной воспроизводимости характеристик преобразователя (например , чувствитель ности ). Последняя погрешность исключается при индивидуальной градуировке . На практике все составляющие проявляются в виде одной основной погрешности. Дополнительные погрешности преобразователя , обусловливаемые принципом его действия , несовершенством констр укции и технологии изготовления , проявляются при отклонении влияющих величин от их номинальных значений. Рассмотренные выше погрешности определяются при неизменных во времени измеряемых величинах и носят название статических 5. Обратное воздействие преобразователя на измеряемую величину . Преобразователи оказывают обратное влияние на измеряемую величину , искажая ее и вызывая тем самым изменение выходного сигнала. Рис . 1.5. Электрический термоанемометр Пояснить это мож но на примере термоанемометра (рис .1.5), который представляет собой термочувствительный резистор R , нагреваемый электрическим током и помещаемый на пути потока газа или жидкости , скорость которого измеряется . Изменение скорости потока вызывает изменение ус ловий теплообмена терморезистора со средой , изменение его температуры и сопротивления . Измеряя сопротивление резистора тем или иным способом , можно судить о скорости потока . Но очевидно , что терморезистор , помещенный на пути потока , изменяет скорость его, и в этом проявляется обратное влияние преобразователя на измеряемую величину . Обратное влияние на практике учесть трудно , а поэтому стараются его сделать минимальным. 6. Динамические свойства преобразователя . При изменении входной величины в преобразовател е возникает переходный процесс , характер которого зависит от наличия в преобразователе элементов , запасающих энергию (двигающиеся детали , электрические конденсаторы , катушки индуктивности , детали , обладающие теплоемкостью и т . д .). Переходный процесс прояв ляется в виде инерции — запаздывания реакции преобразователя на изменение входной величины . Например , при погружении термопары в среду , температура которой измеряется , термо-э . д . с . на выходе термопары установится в соответствии с измеряемой температурой только по истечении некоторого промежутка времени. При измерении быстро изменяющихся величин преобразователь работает в нестационарном режиме , а поэтому при оценке качества преобразователей необходимо учитывать их динамические характеристики , которые в зна чительной мере определяют точность измерения. Динамические свойства преобразователя в соответствии с ГОСТ 8.256 — 77 могут быть охарактеризованы полными и частными динамическими характеристиками. Обычно от преобразователя требуется , чтобы он вносил минимальн ое запаздывание в процесс преобразования. Кроме рассмотренных свойств , при оценке преобразователей учитываются также и другие показатели качества их работы ; влияние внешних факторов (температуры , давления , вибрации и т . д .), взрывобезопасность , устойчивост ь к механическим , тепловым , электрическим и другим перегрузкам , удобство монта /ка и обслуживания , габариты , масса , удобство градуировки , стоимость изготовления и эксплуатации , надежность и т . д. Для удобства изучения измерительные преобразователи классифиц ируют по принципу их действия , т , е . по тому явлению , которое используется для преобразования неэлектрической величины в электрическую . Преобразователей , отличающихся принципом действия , очень много . Ниже будут рассмотрены только наиболее часто применяемы е преобразователи. III . Устройство и принцип работы измерительных преобразователей Физические основы его работы Для измерения линейных и угловых премещений служат реостатные преобразователи , емкостные преобразователи , индуктивные преобразователи . О пишем каждый тип преобразователей в отдельности. 1. Реостатные преобразователи. Реостатные преобразователи основаны на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входной величины — перемещения . Реостатный преобразователь , как показыва ет само название , представляет собой в простейшем случае реостат , щетка (движок ) которого перемещается под воздействием измеряемой неэлектрической величины . На рис . 1.6. схематически показаны некоторые варианты конструкций реостатных преобразователей для у глового (рис . 1.6.а ) и линейного (рис . 1.6. в ) перемещений . Преобразователь состоит из обмотки , нанесенной на каркас , и щетки . Форма каркаса зависит от характера измеряемого перемещения (линейное , угловое ), от вида функций преобразования (линейная , нелине й ная ) и других факторов и может иметь вид цилиндра , тора , призмы и т . д . Для изготовления каркасов применяются диэлектрики (гетинакс , пластмасса , керамика ) и металлы (дюралюминий с анодированной поверхностью ). Проволока для обмотки выполняется из сплавов (с плав платины с иридием (5 — 30%), константан , нихром и фехраль ). Для обмотки преобразователя обычно используется изолированный эмалью или оксидной пленкой провод После изготовления обмотки изоляция провода счищается в местах соприкосновения его со щеткой. Ще тка преобразователя выполняется либо из проволок , либо из плоских пружинящих полосок , причем используются как чистые Рис .1.6 . Реостатные преобразователи для угловых (а ), линейных , (б ) перемещений и для функциональн ого преобразования линейных перемещений (в ) металлы (платина , серебро ), так и сплавы (платина с иридием , фосфористая бронза , медно-серебряные сплавы и т . д .). Качество контакта щетки и обмотки определяется контактным давлением , которой выбирается в широких пределах от десятых долей грамма до сотых граммов в зависимости от материалов контакта и обмотки и условий работы преобразователя. Габариты преобразователя определяются значением измеряемого перемещения , сопротивлением обмотки и мощностью , выделяемой в о бмотке. Для получения нелинейной функции преобразования применяются функциональные реостатные преобразователи . Нужный характер функции преобразования очень часто достигается профилированием каркаса преобразователя (рис .1.6.в ). В рассматриваемых реостатных преобразователях зависимости изменения сопротивления от перемещения щетки имеет ступенчатый характер , так как сопротивление изменяется скачками на значении сопротивления одного витка . Это вызывает погрешность преобразования . Максимальная приведенная погре ш ность при этом у = Д R / R , где Д R — максимальное сопротивление одного витка R — полное сопротивление преобразователя. Иногда применяются реохордные преобразователи , в которых щетка скользит вдоль оси проволоки . В этих преобразователях от сутствует указанная вы ше погрешность. Выходной параметр реостатных преобразователей — сопротивление — измеряется обычно с помощью мостовой схемы. К достоинствам преобразователей относится возможность получения высокой точности , значительных по уровню выходных сигналов и относит ельная простота конструкции . Недостатки — наличие скользящего контакта , необходимость относительно больших перемещений движка , а иногда и значительного усилия для его перемещения. Применяются реостатные преобразователи для преобразования сравнительно больш их перемещений (угловых , линейных ). 2. Индуктивные преобразователи Принцип действия преобразователей основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток на магнитопроводе от положения , геометрических раз меров и магнитного состояния элементов их магнитной цепи. Индуктивность обмотки , расположенной на магнитопроводе (рис .1.7.) L i =wІ i /Z M где Z M — магнитное сопротивление магнитопровода ; w i — число витков обмотки. Взаимная индуктивность двух обмоток , распол оженных на том же магнитоироводе, М = w 1 w 2 / Z M где w 1 и w 2 — число витков первой и второй обмоток . Магнитное сопротивление определяется выражением L i =wІ i /Z M Где — активная составляющая магнитного сопрот ивления (рассеиванием магнитного потока пренебрегаем ); l i , s i , м i — соответственно длина , площадь поперечного сечения и относительная магнитная проницаемость i -го участка магнитопровода ; м 0 — магнитная постоянная ; д — длина воздушного зазора ; s — площадь п оперечного сечения воздушного участка магнитопровода ; X M = P /( w Ф І ) — реактивная составляющая магнитного сопротивления , Р потери в магнитопроводе , обусловленные вихревыми токами и гистерезисом ; w — угловая частота ; Ф — магнитный поток в магнитопроводе. Рис . 1.7 Приведенные соотношения показывают , что индуктивность и взаимную индуктивность можно изменять , например , воздейств\ я на длину 8, сечение воздушного участка магнитопровода а, на потери в магнитопроводе и другими путями. Этого можно достичь , например , перемещением подвижного сердечника (якоря ) 1 (рис . 1.7) относительно неподвижного 2, введением немагнитной металлической пластины 3 в воздушный зазор и т . д. На (рис . 1.8) схематически пока заны различные типы индуктивных преобразователей. Индуктивный преобразователь (рис . 1.8, а ) с переменной длиной воздушного зазора 5 характеризуется нелинейной зависимостью L= f (д ). Такой преобразователь обычно применяется при перемещениях якоря на расстояни е 0,01 — 5 мм . Значительно меньшей чувствительностью , но линейной зависимостью L = f ( s )отличаются преобразователи с переменным сечением воздушного зазора (рис . 1.8 б ) . Эти преобразователи используются при перемещениях якоря до 10 — 15 мм. Якорь в индуктивном пре образователе испытывает усилие притяжения со стороны электромагнита , которое определяется производной от энергии магнитного поля по перемещению якоря : где W M — энергия магнитного п оля ; L — индуктивность преобразователя ; I — ток , проходящий через обмотку преобразователя. Широко распространены индуктивные дифференциальные преобразователи (рис .1.8, е ), в которых под воздействием измеряемой Рис . 1.8. Индуктивные преобразователи с изменяющейся длиной зазора (а ), с изменяющимся сечением зазора (б ), дифференциальным (в ), дифференциальный трансформаторный (г ), дифференциальный трансформаторный с разомкнутой магнитной цепь ю (д ) и магнитоупругий (е ) величины одновременно и притом с разными знаками изменяются два зазора двух электромагнитов . Дифференциальные преобразователи в сочетании с соответствующей схемой (обычно мостовой ) имеют более высокою чувствительность , чем обыч ные преобразователи , дают возможность уменьшить нелинейность функции преобразования , испытывают меньшее влияние внешних факторов . В этих преобразователях результирующее усилие на якорь со стороны электромагнитов меньше , чем в недифференциальных. Применяютс я также индуктивные дифференциальные преобразователи трансформаторного типа (рис .1.8, г ), в которых две секции первичной обмотки включены согласно , а две секции вторичной обмотки— встречно . При питании первичной обмотки переменным током и при симметричном п оложении якоря относительно электромагнитов э . д . с . на выходных зажимах равна пулю . При перемещении якоря возникает сигнал на выходных зажимах. Для преобразования сравнительно больших перемещений (до 50 — 100 мм ) применяются индуктивные преобразователи с не замкнутой магнитной цепью . На (Рис .1.8. d ) схематически показано устройство дифференциального трансформаторного индуктивного преобразователя с незамкнутой магнитной цепью , используемого для передачи показаний различных неэлектрических приборов (манометров , дифференциальных манометров ). Если ферромагнитный сердечник преобразователя подвергать механическому воздействию F, то вследствие изменения магнитной проницаемости материала сердечника м . изменится магнитное сопротивление цепи , что повлечет за собой измене ние индуктивности L и взаимной индуктивности М обмоток . На этом принципе основаны магнитоупругие преобразователи (рис 18). Конструкция преобразователя определяется главным образом значением измеряемого перемещения . Габариты преобразователя выбирают , исходя из необходимой мощности выходного сигнала и других технических требований. Для измерения выходного параметра индуктивных преобразователей наибольшее применение получили мостовые схемы (равновесные и неравновесные ), а также компенсационная схема (в автомати ческих приборах ) для дифференциальных трансформаторных преобразователей. Индуктивные преобразователи используются для преобразования перемещения и других неэлектрических величин , которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие , давление , момент и т. д .). По сравнению с другими преобразователями перемещения индуктивные преобразователи отличаются значительными по мощности выходными сигналами . простотой и надежностью в работе. Недостатком их является наличие обратного воздействия преобразователя на изме ряемый объект (воздействие электромагнита на якорь ) и влияние инерции якоря на частотную характеристику прибора. 3. Емкостные преобразователи. Емкостные преобразователи основаны на зависимости электрической емкости конденсатора от раз меров , взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними. Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая емкость где ео — диэлектр ическая постоянная ; в — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками ; в— активная площадь обкладок ; 5 — расстояние между обкладками. Из выражения для емкости видно , что преобразователь может быть построен с использованием зависимостей С =f 1 (е ), С = f 2 ( s ), С = f 3 (д ). На рис . 1.9 схематически показано устройство различных емкостные преобразователей . Преобразователи на рис . 1.9, а представляют собой конденсатор , одна пластина которого перемещается под действием измеряемой величины х относитель но неподвижной пластины . Изменение расстояния между пластинами 5 ведет к изменению емкости преобразователя. Функция преобразования С = f 3(д ) нелинейная . Чувствительность преобразователя резко возрастает с уменьшением расстояния д , поэтому целесообразно уме ньшать начальное расстояние между пластинами . При выборе начального расстояния между пластинами необходимо учитывать пробивное напряжение воздуха (10 кВ /см для воздуха ). Рис .1.9. Емкостные преобразователи с изменяющимся расстоянием между пластинами (а ), дифференциальный (б ), дифференциальный с переменной активной площадью пластин (б ) и с изменяющейся диэлектрической прониц аемостью среды между пластинами (г ) Такие преобразователи используются для измерения малых перемещений (менее 1 мм ). Малое рабочее перемещение пластин приводит к появлению погрешности от изменения расстояния между пластинами при колебаниях температуры . Со ответствующим выбором размеров деталей преобразователя и материалов эту погрешность можно значительно снизить. В емкостных преобразователях возникает усилие притяжения между пластинами , определяемое производной от энергии электрического поля и ^ по пепемеше нию подвижной пластины. где U и С — соответственно напряжение и емкость между пластинами. Применяются дифферинциальные преобразователи (рис . 1.9, б ), у которых имеется одна подви жная и две неподвижные пластины , При воздействии измеряемой величины х у этих преобразователей одновременно изменяются емкости С 1 и С 2 . На рис . 1.9, в показано устройство дифференциального емкостного преобразователя с переменной активной площадью пластин. Такой преобразователь целесообразно использовать для измерения сравнительно больших линейных (более 1 мм ) и угловых перемещений . В этих преобразователях легко получить требуемый характер функции преобразования путем профилирования пластин. Для измерения в ыходного параметра емкостных преобразователей применяются равновесные и неравновесные мостовые схемы и схемы с использованием резонансных контуров . Последние позволяют создавать приборы с высокой чувствительностью , способные реагировать на перемещения пор я дка 10"' мм. Цепи с емкостными преобразователями обычно питаются током повышенной частоты (до десятков мегагерц ), что вызвано желанием увеличить мощность , рассеиваемую в преобразователе : P =UІ wC (а следовательно , и мощность , попадающую в измерительный приб ор ), и необходимостью уменьшить шунтирующее действие сопротивления изоляции. Достоинства емкостных преобразователей — простота устройства , высокая чувствительность и возможность получения малой инерционности преобразователя. Недостатки — влияние внешних эл ектрических полей , паразитных емкостей , температуры , влажности , относительная сложность схем включения и необходимость в специальных источниках питания повышенной частоты. IV . Применение измерительного преобразователя в системах автома тического контроля или регулирования. 4. Общие сведения о САК или САР ИИС - информационно - измерительная система . Позволяет измерять и обрабатывать ряд величин , кроме этого позволяет автоматизировать процесс измерения путем подключения ИИС к вычислительн ым комплексам. Все метрологические характеристики присущие для измерительных устройств справедливы и для ИИС , кроме этого существуют дополнительные , присущие только ИИС : 1. Погрешность от взаимного влияния измерительных каналов 2. Погрешность аппроксимаци и , обусловленная неточным восстановлением непрерывного значения измеряемой величины по дискретным значениям при последовательной передаче измерительной информации 3. Погрешность обусловленная непостоянством параметров канала связи и помехами в канале связи (для телеизмерительных систем и систем телеконтроля ) ИИС делятся на ИИС с последовательной передачей измерительной информации (с временным разделением измерительных каналов ) и ИИС с параллельной (одновременной ) передачей измерительной информации . Системы с временным разделением каналов получили наибольшее распространение из-за возможности иметь большое число измерительных каналов . Системы с параллельной передачей измерительной информации применяются в телеизмерительных системах (частотное разделение кана л ов ). Одним из частных видов ИИС являются системы автоматического контроля и автоматического регулирования Эти системы обыкновенно не производят измерений , а реагируют лишь на отклонение величины от заданной. C АК и САР очень похожи по своему строению . Разл ичаются лишь реакцией на изменение измеряемой величины . САК выдает результат при изменившейся измеряемой величины , а САР самостоятельно регулирует величину до заданной. 5. Системы автоматического контроля Системы автоматического контр оля (САК ) весьма разнообразны как по своему назначению , так и по принципу действия . САК могут быть разделены на две группы : Системы для контроля параметров изделий , практически не изменяющихся во времени (например , сопротивлений резисторов и др .). Системы для контроля изменяющихся во времени физических величин (например , контроль температуры различных точек объекта и др .). Рис 2.1. Структурная схема системы контроля параметров однородных изделий с одновремен ным сравнением контролируемого параметра и уставки Сравнение параметра контролируемого объекта и уставки может быть одновременным и разновременным, На рис . 2.1 показана структурная схема системы для контроля параметров однородных изде лий с одновременным сравнением контролируемого параметра и уставки (Уст ). Контролируемые детали поочередно поступают в устройство сравнения (УС ); результат сравнения контролируемого параметра и уставки выдается в той или иной форме устройством выдачи резул ьтата УВР. Иногда результаты сравнения поступают в блок вспомогательных математических операций ВМО, например вычисления отклонения параметра от нормы или других характеристик. На рис . 2.2 приведена структурная схема , поясняющая разновременный контроль пар аметра х и уставки х n . Переключатель П устройством управления УУ подключает уставку к измерительному преобразователю ИП, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный Хп, регистрируемый У Р. Далее переключатель П включает контролируемый параметр л - и на выходе ИП получается сигнал , пропорциональный х. Устройство регистрации УР образует разность этих сигналов , пропорциональную отклонению параметрах x от Хп Выходным сигналом ИП может быть , например , число-импульсный код . В этом случае в качестве УР п рименяется реверсивный счетчик Рис 2.2 Структурная схема системы для разновременного контроля параметра и вставки На рис . 2.3 приведена упрощенная схема системы автом атического контроля изменяющихся во времени параметров объекта или технологического процесса . Контролируемые величины х 1 ( t ) — х n ( t ) поступают в унифицирующие преобразователи УП 1 ; — УП n , на выходе которых получаются унифицир ованные сигналы , чаще всего в виде напряжения постоянного тока , пропорционально ! о входным сигналам . Эти сигналы в устройстве сравнения УС сравниваются с уставками для каждого сигнала , формируемыми блоком уставок БУ. Сигналы от УС поступают в устройство УП И представления информации («норма» , «меньше» , «больше» ). Управление САК производится от устройства управления УУ. Кроме того , при регистрации отклонения параметров от уставок регистрируется время , для чего предназначен блок времени БВ. Выбор отдельных бло ков САК и режим ее работы определяются требованиями, предъявляемыми к САК. Вследствие разнообразия требовании , предъявляемых к САК в настоящее время , разработаны и выпускаются различные САК. Рис 2.3. Упрощенная сх ема системы автоматического контроля изменяющихся во времени параметров объекта Некоторые САК являются комбинированными , т . е . наряду с контролем параметров позволяют производить и измерения . Измерение отдельных величин производится по команде оператора. V . Конкретная структурная схема САР 6. Характеристики САК Построим систему автоматического управления самолетом с помощью гироскопа . Необходимые параметры 1. Малая погрешность 2. Большая чувствительность 3. Малая инерционность 4. П ростота работы устройства. Всем этим параметрам удовлетворяет система с применением емкостного датчика. Структурная схема Описание элементов структурной схемы Г — гирокомпас Д — емкост ной дифференциальный датчик УУ — устройство управления И — индикатор работы УО — установка оператором ПР дв — правый двигатель самолета Л дв — левый двигатель самолета VI . Описание работы выбранной САР 1. Оператор (пилот ) устанавливае т начальные установки (наводит гирокомпас на необходимый курс и запускает его ) через устройство УО 2. В полете при влиянии воздушных потоков на корпус самолета , самолет меняет направление полета , при этом гирокомпас Г оставляет свое положение постоянным т о есть направление , указываемое гирокомпасом Г и корпусом самолета расходится , что влечет за собой поворот обкладки емкостного датчика Д . В следствии этого на датчике Д появляется напряжение , которое поступает на устройство управления УУ . При поступлении н апряжения с датчика Д , устройство управления УУ выдает сигнал на один из двигателей самолета (ПР дв или Л дв ), что влечет за собой разбалансировку работы двигателей (один из двигателей начинает работать быстрее а второй медленее ) За счет разбалансировки р а боты двигателей самолет преобретает прежний курс. Таким образом происходит регулировка направления полета самолета независимо от воздействия различных внешних фкторов. В полете оператор (пилот ) наблюдает за полетом по прибору индикации И и в случае неиспра вности с помощью УО отключает систему автоматического регулирования направления полетом 3. При удачной посадке пилот самолета выключает устройство управления УУ , гирокомпас Г через устройство УО. VII . Характеристики выбранной САР Дан ная система автоматизированного контроля является устойчивой к резким изменениям внешней среды . Чувствительна к малейшим изменениям направления полета , но обладает рядом недостатков , таких как Чувствительна к микроклимату (влажность в кабине , запыленность, высокая или низкая температура все что изменяет электрическую проницаемость воздуха между обкладками ) кроме этого из-за высокой чувствительности повышается расход топлива (постоянные изменения в работе двигателей ), повышается износ двигателей . VIII . Выводы Автоматизированные системы контроля и регулирования позволяют ускорить процесс измерения , имеют меньшую погрешность , чем система измерительный прибор - человек и в таких отраслях науки и техники как исследование космоса , океана , производство микросхем , управление электростанциями и т . д. 1. Существующие датчики обладают малой погрешностью , высокой чувствительностью и широким спектром применения . Так например реостатные преобразователи применяются для измерения сравнительн о больших перемещений , индуктивные - для более маленьких перемещений (но к преимуществам можно отнести возможность использования выходного сигнала без усилителя ), емкостные преобразователи применяются для изготовления микромеров кроме этого эти датчики об л адают малой инерционностью. 2. На сегодняшний день существует огромное количество информационно-измерительных систем . И выбор как самой ИИС так и отдельных блоков ИИС определяется в первую очередь требованиями к самой ИИС 3. В данной работе не были описа ны другие виды датчиков и ИИС , так например не были описаны индукционные ПИЛ , тензочувствительные датчики , так как они не являются основными для измерения перемещения. Литература 1."Электрические измерения " Фремке АВ 2. "Элект рические измерения " Шрамков ЕГ 3. "Датчики " Wigleb G . 4. "Электрические измерения неэлектрических величин " Методическое пособие Лукьянов ВГ 5. "Датчики измерительных систем " J Ash 6. "Параметрические ПИЛ " Горбов Евстигнеев
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Я говорю "нет" алкоголю, а он, зараза, не слушает.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru