Вопрос №2 Реостатные преобразователи.

Вопрос №5 Приборы выпрямительной

системы. Однополупериодная схема выпрямления.

В приборах выпрямительной системы используют полупроводниковые выпрямители - ДИОДЫ. Выпрямительное свойство диода характеризуется коэффициентом выпрямления, равным отношению прямого тока к обратному или обратного сопротивления диода к прямому. Коэффициент выпрямления зависит от напряжения, частоты и температуры. Поэтому для каждого диода существует рабочая область выпрямления В зависимости от числа диодов выпрямительные схемы бывают олнополупернодные и двухполупериодные.

Схема однополупериодной выпрямительной системы показана ниже:

Ток через диод D1 (их там всего 2) проходит только в течение первого полупериода. В течение второго полупериода ток проходит через диод D2, защищая первый от пробоя. Таким образом, если подключить нагрузку в цепь первого диода, то в ней будет протекать постоянный ток однополупериодный ток. Вопрос №6 Метрологические характеристики средств измерений.

К метрологическим характеристикам средств измерений относят те, которые оказывают- влияние на результаты и погрешности измерений:

1) Градунровочные характеристики (определяют зависимость выходного сигала о входного; пределы измерения; цена деления шкалы и др.).

2) Динамически характеристики (отражают инерционные свойства средств измерений и позволяют оценить динамические погрешности).

3) Инструментальные составляющие погрешности измерения

4) Функции влияния (зависимость метрологических характеристик средств измерений от воздействия влияющих величин или неинформативных параметров таких как напряжение, частота сети и т.д.)

Метрологические характеристики нормируют для нормальных условий эксплуатации средств измерений Нормальными условиями считаются условия, при которых изменением метрологических

характеристик под воздействием влияющих величин можно пренебречь. Для большинства приборов Н.У. являются: температура окружающей среды 20 +- 10 Цельсия; напряжение питающей сети 220+- 4,4 Вольт; частота сети 50 +-0,5 Гц.

Ионизационные преобразователи

- основаны на явлении ионизации газа или
люминесценции некоторых в-в иод действием
ионизирующего излучения.

Индуктивные преобразователи основаны на зависимости индуктивности обмоток на магнитопроводс от их положения и геометрических размеров. Используются для преобразования (или измерения) перемещения или других величин, преобразуемых в перемещение (усилие, давление).

 

 

Вопрос №10 Общие сведения об электромеханических приборах.. Структурная схема. Измерительный механизм уравнение шкалы прибора. Классификация.

Электромеханические приборы относятся к аналоговым средствам измерения, показания которых являются непрерывной функцией от измеряемой величины. Такие приборы непосредственной оценки обладают рядом достоинств: просты по устройству и в эксплуатации, обладают высокой надежностью, позволяют производить измерения на переменном токе (среднеквадратичное значение). Электромеханические приборы строят по обобщенной схеме ниже:

Измерительная схема электромеханического прибора содержит совокупность сопротивлений, индуктивностей, емкостей и др. элементов электрической цепи, осуществляющих количественное или качественное преобразование входной измеряемой величины X в электрическую величину X', на которую реагирует измерительный механизм. Механизм преобразует электрическую величину в механическое угловое или линейное перемещение а на шкале отсчетного устройства измерительного прибора, которое проградуировано в единицах измеряемой величины N(x).

Классификацию электромеханических приборов проводят по типу измерительного механизма Наиболее распространены следующие системы измерительных механизмов; магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, электростатическая.

1)

Я Группа.

Во второй группе начальный световой поток постоянный Но на его пути к ФЭ помешена диафрагма или непрозрачная деталь, размер которой может контролироваться. Измерение светового потока получается за счет модуляции диафрагмы или размера детали

Я Группа.

В этой группе также применен внешний осветительный прибор, создаваемый световой поток, по он направлен на поверхность детали, а на фотоэлемент попадаег только отраженный световой поток.

4-я Группа.

К этой группе относятся фототахометры, предназначенные для измерения числа оборотов вала и т.д.

В фото тахометрах на ФЭ попадает импульсный Световой поток Фх, но носителем информации является не световой поток, а частота его регистрации на фотоэлементе, равная частоте вращения вала, на торце которого находится зеркало.

Многие неэлектрические величины измеряют при помощи подачи к фотоэлементу светового потока через исследуемый объект, например, емкость с жидкостью.

Вопрос №13 Измерение мощности в цепи трехфаиюго синусоидального тока.

Мощность эл. тока принято измерять в Ваттах (Вт) и его производных (мВт, МВт и т.д.). Чаще всего мощность измеряют ваттметрами, который собран в виде двух катушек- последовательной и параллельной.

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока производится путем измерения мощности каждой фазы. Если нагрузка симметричная и включена в виде «звезды», то достаточно одного ваттметра: измеряется мощность одной фазы и умножается на количество фаз. Способ включения ваттметра в этом случае показан ниже:

Если нагрузка фаз неравномерная необходимо использовать три ваттметра, а общая мощность будет равна сумме мощностей каждой фазы На практике для измерения мощности несимметричной трехфазной системы применяют метод двух ваттметров. Схема их соединения при этом показана ниже:

По схеме двух ваттметров выполнен трехфазный ваттметр, представляющий собой два измерительный механизма с одной общей ходовой частью. Шкала его отградуирована в значениях суммарной мощности трехфазной цепи.

Для измерения мощности в цепях повышенной и высокой частоты могут применяться электронные ваттметры, осциллографы и специальные радиотехнические методы

Вопрос №14 Методы измерения угла сдвига фаз. Метод непосредственного измерения.

Специальные приборы, предназначенные для измерения угла сдвига фаз и коэффициента мощности, называют фазометрами. Фазометр - прибор для измерения косинуса угла сдвига фаз между U и

I в электрических цепях переменного I или для
измерения разности фаз между двумя
электрическими колебаниями.

Измерение косинуса угла сдвига фаз на промышленной частоте производят электромеханическими фазометрами с непосредственным отсчетом, в котором измерительным механизмом служит логометр. Отклонение подвижной части логометра зависит от сдвига фаз между соотносимыми U и I. В качестве фазометра для широкого диапазона частот применяют электронные измерители интервала времени, а так же фазовращатели Погрешность измерения фазоврщателями составляет 1 - 3%, электронными - 0.05 - 1%.

Схема электродинамического фазометра.

Формула шкалы логометра:

Если параметры цепи подобрать так, чтобы 11-12, и р=ч>, то a-^cp. Таким образом угол поворота подвижной части логометра определяется только углом ф Шкала фазометра может быть отградуирована в значениях утла или косинуса угла.

Данный тип фазометра имеет большую зависимость показаний от частоты. Чтобы снизить эту зависимость катушку выполняют из двух секций Это обеспечивает сдвиг фаз для протекающих в них токов почти на 180 градусов.

Вопрос,№15 Цифровые частотомеры. Метод дискретного счета для измерения частоты. Временные диаграммы.

Цифровой метод измерения частоты реализуется в цифровых частотомерах. Принцип действия основан на счете числа импульсов за интервал времени. Точность цифровых частот омеров 1 Ов минус б - 10в минус 9 %. Схема цифрового частотомера

Принцип работы цифрового частотомера. Исследуемый периодический сигнал 1 (соответствует диаграмме 1 в конце описания) подается на вход усилителя-ограничителя (УО), где преобразуется в последовательность коротких однополярных импульсов 2. Далее этот сигнал поступает на вход электронного ключа, которым управляет таймер, который замыкасг и размыкает его на некоторые промежутки времени 3 (диаграмма 3). За интервал времени, в течении которого таймер держал ключ замкнутым, сформировалась серия импульсов (диаграмма 4), поступивших на счетчик (СЧ), содержимое которого в начале интервала было равно нулю (диаграмма 5), а в конце интервала числу поступивших импульсов. Содержимое счетчика запоминается в ЗУ, а сам счетчик обнуляется. Если интервал времени обозначить, как То, а кол-во импульсов Nx, то частота, которую покажет частотомер па индикаторе (Ин) будет равна кол-ву импульсов на период времени f= Nx/To.

 

Вопрос №16 Измерение энергии однофазного переменного тока Работа злекгрического счегчика.

Для подсчета количества электрической энергии, поступившей к потребителю за определенное время служат электрические счетчики. В цепях переменного тока наибольшее распространение получили индукционные счетчики. Схема одного из них ниже:

Основными элементами счетчика служат: электромагниты (последовательный и параллельный), постоянный магнит и алюминиевый диск, закрепленный на оси. Схема включения электрического счетчика аналогична ваттметру. Обмотка параллельного электромагнита выполняется проводом меньшего сечения и с большим количеством вит ков, в отличие от обмотки последовательного электромагнита, содержащего меньшее количество витков большего сечения.

Ток и магнитный поток последовательного электромагнита отстает от тока и магнитного потока параллельного электромагнита примерно на 90 градусов.

Таким образом, вследствие синусоидальности проходящего по магнитным системам тока, создается бегущее магнитное поле, обусловленное наложением магнитных полей двух электромагнитов, раскручивающее диск. При этом потребляемая энергия будет пропорциональна числу оборотов диска, который можно отградуировать в единицах энергии

Для создания момента, противодействующего раскручивающему диск, применяется постоянный магнит, между полюсами которого находится диск. При вращении диска относительно магнитного поля постоянного магнита будет создаваться ЭДС, вызывающая появление тока. При взаимодействии МП магнита и этого тока будет создаваться момент, обратный вращению диска.

Количество оборотов диска измеряется счетчиком через червячную передачу на оси вращения алюминиевого диска.

Вопрос №17 Электронный вольтметры с времяимпульсным преобразованием. Структурная схема и временные диаграммы.

В основе действия электронного вольтметра с времяимпульсным преобразованием лежит преобразование с помощью АЦП (аналого-цифровой преобразователь) измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени, заполняемый импульсами, следующими друг за другом с известной частотой. Структурная схема такого вольтметра:

ВхУ - входное устройство

СС - система сравнения

ЭК — электронный ключ

СчИ - счетчик импульсов

ГПН - генератор пилообразного напряжения

ГСчН - генератор счетных имульсов

БУ - блок управления

ЦИ цифровой индикатор

Принцип действия вольтметра: измеряемое напряжение преобразуется во временной интервал с помощью ГПН. В течении этого интервала времени осуществляется счет импульсов. Затем входное напряжение подастся в СС. На схему сравнения от ГПТ поступает также компенсирующее напряжение, которое линейно изменяется. В момент времени 11 БУ запускает ГПН и открывает ЭК, через который к счетчику начинают поступать импульсы. В момент 12, когда напряжение генератора и входного напряжения будут равны ключ закрывается и прекращается подача импульсов. Число импульсов пропорционально значению Ь'вх. ЦИ выдает величину измеряемого напряжения в десятичной системе исчисления. Весь процесс можно проследить по диаграмме:

Вопрос №18 Измерение временных параметров с помощью осциллографа.

Наиболее простым методом измерения временных параметров осциллографом является метод калиброванной развертки Принцип действия этого метода заключается в том, что калибровочные метки известной частоты наносятся на изображение сигнала длительностью ти путем подачи на сетку ЭЛТ напряжения известной частоты f = nTo, при этом длительность сигнала - пТо, где п - количество калибровочных меток.

Вопрос №2 Реостатные преобразователи.

Конструктивные особенности и принцип работы.

Реостатные преобразовал ели основаны на изменении электрического сопротивления проводника под воздействием входной величины перемещения. В простейшем случае реостатный преобразователь представляет собой реостат, щетка которого перемещается пол воздействием измеряемо неэлектрической величины Существую! реостатные преобразователи, основанные па угловом и линейном перемещении ползунка

Габариты преобразователя определяю! значением измеряемого перемещения, сопротивления обмотки и мощностью, выделяемой в обмотке.

Для получения нелинейной функции преобразования применяются преобразователи, профиль которых может меняться для получения требуемой нелинейное™.

Среди недостатков реостатных преобразователен можно выделить наличие скользящего контакта, необходимость значительных движений при перемеще

Вопрос №3 Измерительные мосты. Структурная схема. Одинарные мостовые схемы.

Для точных измерений сопротивлений в лабораторных условиях применяют мосты постоянного тока. В основе работы мостовых схем заложен нулевой или дифференциальный метод. Структурная схема измерительного моста: Схемы

Диапазон измерений мостовым методом теоретически безграничен, а практически лежит в очень широких пределах. Схема одинарного моста: Мост называется уравновешенным, если гальванометр показывает отсутствие тока, т.е. потенциал точек С и I) равен между собой Равновесие достигается регулированием сопротивления резисторов R2, R4 и R3. Сопротивление R1 обычно является неизвестным При достижении равновесия справедливы станут равенства: 11*R1 =I3*R3; I2*R2 = 14*R4; И = 12; 13 = 14. Разделив почленно одно выражение на второе получим: Rx -R2*R3\R1, откуда можем найти неизвестное Rx.

Одинарная мостовая схема применяется обычно.тля точного измерения больших сопротивлений Вопрос №4 Компенсационный метод измерения. Сущность метода, электрическая схема компенсационного метода измерения.

Вопрос №4 Компенсационный метод измерения заключается в уравновешивании, осуществляемом включением на индикаторе

равновесия двух противоположно направленных ЭДС или раздельно регулируемых токов. Компенсационный метод используется для непосредственного сравнения двух ЭДС или токов и косвенно для измерения других электрических величин, а так же величин, преобразуемых в электрические.

Упрощенная схема компенсатора постоянного тока для измерения напряжения Vx показана ниже

Источник постоянного напряжения Ео создает рабочий ток Ip в цепи, состоящий из последовательно включенных измерительного Ru, установочного Ry и регулировочного Ирег резисторов. В качестве источника образцовой ЭДС используется нормальный элемент Eiue.. среднее значение ЭДС которого >пвестно(1,0186(B)). Установочный резистор Ry представляет собой катушку с известным и стабильным сопротивлением.

С помощью переключателя нуль-индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Ry (положение переключателя I). При этом регулировочным сопротивлением Крег добиваются отсутствия тока в цепи

нуль-индикатора. Это означает, что Еи.е. = Ip*Ry. Из этой формулы определяется значение рабочего тока: Ip = Eilc /Ry. Затем нуль-индикатор включается в измерительную цепь (положение 2) и изменением измерительного сопротивления Ru добиваются нулевого тока, а значит, равенства Vx = Ip*R = Eu.e. *R/ Ry Погрешность компенсатора определяется погрешностями резисторов Ry,Ru, ЭДС нормального элемента, а также чувствительностью нуль-индикатора Современные потенциометры постоянного тока имеют класс точности от 0,0005 до 0.2. (Если оставить только цепь с н.е„ то падение напряжения на установочном резисторе будет равно ЭДСн.е. Принцип работы заключен в том. что в начале регулировочным резистором на установочном сопротивлении добиваются установлении точения падения напряжения, равного значению напряжения нормального элемента. Ток в цепи установочного сопротивлении при этом будет отсутствовать. Значит, если Т'.н.е. падению напряжения на установочном сопротивлении, то ip падение напряжения на ус танов, резисторе I Ry а тогда Ip Ен.е. I Ry. Тут нам все известно: и н.е. и уст.сопр., остаюсь переключить реле в положение 2 и добиться равенства падения напряжения на измерительном резисторе и на неизвестном напряжении. Теперь можно высчитать неизвестное напряжение подставив в получившееся равенство вместо Ip - Ен.е. /Ry)