27. Дайте определение понятиям «измерительный прибор», «измерительный преобразователь». Опишите конструкцию типового электромеханического преобразователя.
Измери́тельный прибо́р — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператора. Измери́тельный преобразова́тель — техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.) или применяется вместе с каким-либо средством измерений.
28. Дайте классификацию основных классов электромеханических приборов. Кратко охарактеризуйте их.
По принципу действия и конструкции электромеханические измерительные преобразователи делятся на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические, индукционные, термоэлектрические.
Принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма (рис.7.1) основан на силовом взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с постоянным током.Электродинамический механизм состоит из неподвижной и подвижной катушек, поршня и камеры. Подвижная катушка может поворачиваться вокруг оси внутри двух секций неподвижной катушки. При наличии в катушках токов возникают электромагнитные силы взаимодействия, стремящиеся повернуть подвижную катушку соосно с неподвижной. В результате возникает вращающий момент. При синусоидальных токах вращающий момент электродинамического измерительного механизма пропорционален произведению действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига фаз между ними. Принцип действия ферродинамического измерительного механизма так же как и электродинамического основан на взаимоиндукции двух магнитных потоков, созданных токами, протекающими по обмоткам подвижной и неподвижной катушек. Ферродинамические механизмы отличаются от электродинамических тем, что неподвижная катушка имеет магнитопровод из магнитомягкого материала, в результате магнитный поток, а значит и вращающий момент существенно возрастают. Индукционный механизм состоит из двух неподвижных магнитопроводов с обмотками, подвижного алюминиевого диска, укрепленного на оси и постоянного магнита. Магнитные потоки создаваемые синусоидальными токами в обмотках и пронизывающие диск, смещены в пространстве. При этих условиях в диске образуется бегущее магнитное поле, под влиянием которого диск приходит во вращение.
29. Опишите принцип действия, конструкцию, назначение, преимущества и недостатки магнитоэлектрического измерительного механизма.
Принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма (рис.7.1) основан на силовом взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с постоянным током.
На концах постоянного магнита 1 закреплены полюсные наконечники 2, между которыми помещен неподвижный цилиндр 3. Полюсные наконечники и неподвижный цилиндр выполнены из магнитомягкого материала. Такая конструкция магнитной системы позволяет получить в зазоре между полюсными наконечниками 2 и цилиндром 3 равномерное радиальное постоянное магнитное поле.
В этом поле находится подвижная катушка 4, которая чаще всего наматывается на алюминиевый каркас, одновременно выполняющий роль злектромагнитного успокоителя подвижной части системы. Подвижная катушка 4 крепится на полуосях 5 или растяжках. Измеряемый постоянный ток поступает в катушку через спиральные пружины 6, которые создают противодействующий момент. Кроме того, в конструкцию магнитоэлектрического измерительного прибора входят вспомогательные элементы: 7 – устройство установки нулевого положения указателя-стрелки; 8 – указатель-стрелка;9 – балансир; 10 – шкала.
В результате взаимодействия магнитного поля в зазоре с током в катушке создается вращающий момент, под действием которого подвижная катушка поворачивается на полуосях 5. Отклонение катушки будет продолжаться до тех пор, пока вращающий момент Мвр не уравновесится противо-действующим моментом Мпр. При этом стрелка 8 отклонится на угол α, пропорциональный току в катушке.