Вимірювання параметрів лінійного руху
Для вимірювань параметрів лінійного руху відносними методами широко використовуються контактні методи та засоби вимірювань лінійних та кутових переміщень, зокрема, метод обкочування, різні спектрометричні методи. Суть методу обкочування полягає в тому, що для вимірювань переміщень (пройденого шляху) транспортними засобами додаються дискретні переміщення, які визначаються довжиною обводу кола. Тут лінійне переміщення обводу кола перетворюється в кутове переміщення для подальшого перетворення за допомогою контактного "щупа" чи індукційного перетворювача в одиничні імпульси (наприклад, за кожний оберт кола та додавання лічильником імпульсів).
Поширеними методами вимірювань параметрів лінійного руху є інерціальні методи. В основі застосування цих методів лежить фундаментальна властивість тіл - властивість інерції. За допомогою інерціальних засобів вимірювань вимірюють лінійне прискорення твердого тіла та інші зв’язані з прискоренням параметри лінійного руху.
В основі
методів вимірювань параметрів лінійного
руху твердого тіла лежить вимірювання
сили інерції, пропорційної його масі
та прискоренню:
.
Для
вимірювань лінійного прискорення
вибирають деяку "інерційну" масу
,
з’єднану з досліджуваним об’єктом і
вимірюють її силу інерції. Для вимірювань
змінних прискорень з частотами від
одиниць герц до десятків кілогерц
найчастіше застосовуються п’єзоелектричні
перетворювачі, для вимірювань сталих
та низькочастотних прискорень -
перетворювачі інерційної дії.
Для вимірювань прискорень поступального руху використовують давачі прямого перетворення маятникового або пружинного типів. В маятникових акселерометрах інерційна маса підвішена на штивному стержні і може повертатися довкола осі кріплення (як маятник), а протидійний момент може створював спіральною пружиною чи електромеханічним способом у системах зрівноважувального перетворення. В пружинних перетворювачах інерційна маса кріпиться на вільному кінці пружини, яка і створює протидійний момент.
Для
вимірювань малих лінійних прискорень
від часток
(прискорення
вільного падіння) до декількох
застосовуються маятникові перетворювачі.
Вторинними перетворювачами в таких
засобах звичайно є диференціальні
ємнісні перетворювачі, увімкнені у
відповідні плечі незрівноваженого
трансформаторного моста змінного
струму. Для підвищення точності
маятникових акселерометрів вони
будуються за схемою зрівноважувального
перетворення.
М
аятниковий
перетворювач зрівноважувального
перетворення.
За наявності вимірюваного прискорення,
на інерційну масу буде діяти сила інерції
,
що приводить до відхилень від початкових
значень ємностей перетворювальних
елементів ємнісного диференціального
перетворювача і розбалансу мостового
кола. Напруга розбалансу моста після
підсилення подається на вхід фазочутливого
випрямляча, а його вихідна напруга
надходить на вхід магнітоелектричного
зворотного перетворювача, який розвиває
компєнсувальну силу
,
спрямовану
назустріч силі інерції. Покази
міліамперметра можуть бути проградуйовані
в одиницях вимірюваної величини.
П
ружинні
акселерометри з реостатним та ємнісним
вторинними перетворювачами.
Інерційна маса 1
за допомогою плоских пружин 2
сумарною пруж-ністю
підвішена
в корпусі перетворювача, який кріпиться
до досліджуваного рухомого тіла.
Заспокоєння здійснюється за допомогою
демпфера 3.
Якщо наявне вертикальне прискорення,
на інерційну масу буде діяти сила інерції
,
яка викликатиме переміщення інерційної
маси відносно корпуса перетворювача.
Протидійний момент, створений пружинами,
.
В
усталеному положенні
,
звідки
.
Переміщення у може перетворюватись у вихідний електричний сигнал реостатним перетворювачем або досконалішим диференціальним ємнісним перетворювачем.
П
рилад,
призначений для вимірювання
кутового переміщення, зображено
на рис. а.
За
принципом дії ВІН являє собою
диференціальний трансформаторний
перетво-рювач. За положення якоря, як
на рисунку, значення вторинних напруг
у котушках
та
однакові, оскільки ці котушки ввімкнені
зустрічно (рис. б),
.
Відхилення якоря від середнього положення
на деякий кут
спричиняє появу
тієї самої або протилежної фази; чим
більший кут
,
тим більша й вихідна напруга
.
ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
В
залежності від методу вимірювання
температури всі термометри (засоби
вимірювання температури) можна поділити
на дві групи. Традиційний та найбільш
розповсюджений вид термометра –
контактні термометри, відмінною
особливістю яких є необхідність теплового
контакту датчика термометра з середовищем,
температуру якого вимірюють. До другої
групи входять неконтактні термометри,
для вимірювання якими немає необхідності
в тепловому контакті середовища та
приладу, а достатньо вимірювання
теплового або оптичного випромінювання.
Контактні прилади і методи за принципом дії поділяються на:
термометри волюметричні, в яких вимірюється зміна об’єму рідини або газу при зміні температури (рідинні термометри, термоманометричні перетворювачі);
термометри дилатометричні, в яких зміна температури призводить до видовження різних матеріалів (дилатометричний перетворювач, біметалевий перетворювач);
терморезистивні термометри, в яких при зміні температури змінюється опір провідника;
термопарні термометри, в яких температура визначається за термоЕРС.
До неконтактних методів належать такі напрямки:
радіометрія – вимірювання температури за власним тепловим випромінюванням тіла(для невисоких та кімнатних температур це випромінювання в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль);
теплобачення – радіометричне вимірювання температури з просторовим розширенням і з перетворенням температурного поля в телевізійне зображення іноді з кольоровим контрастом (дозволяє вимірювати температуру середовища в замкнутих об’єктах, наприклад температуру рідини в резервуарах і трубах);
пірометрія – вимірювання температури об’єктів, що світяться: полум’я, плазми, астрофізичних об’єктів.