8 Електричні вимірювання неелектричних величин
8.1 Загальні відомості
Сучасні технології стають все більш складними і вимагають вимірювання великої кількості різних фізичних величин. Різко зростають вимоги до точності, чутливості та інших метрологічних характеристик засобів вимірювання.
Вимірювання неелектричних величин електричними вимірювальними засобами стає можливим завдяки попередньому перетворенню неелектричної величини на функціонально пов'язану з нею електричну величину з допомогою вимірюваних перетворювачів. Здебільшого неелектричні величини перетворюють у частоту, напругу або струм (див. додаток 14).
Вимірювальні перетворювачі (давачі) неелектричних величин в електричні поділяють на параметричні та генераторні.
В параметричних вимірюваних перетворювачах неелектрична величина перетворюється на параметр електричного кола: опір, ємність, індуктивність, взаємну індуктивність. Здебільшого параметричний вимірюваний перетворювач вмикається в мостову схему вимірювання.
В генераторних вимірюваних перетворювачах неелектрична величина перетворюється в частоту, напругу, струм.
Досліджувані неелектричні величини групують за спорідненістю фізичних процесів, в яких вони проявляються, виділяючи механічні, акустичні, теплові, хімічні та світлові величини. Кожна з цих груп складається з великої кількості різнорідних величин.
До найпоширеніших перетворювачів неелектричних величин в електричні можна віднести індуктивні, ємнісні, реостатні, індукційні, термоелектричні, п'єзоелектричні, термо та тензорезисторні, електрохімічні, оптико-електричні та інші.
8.2 Приклади розв'язування задач Задача №13
Вимірювання
температури обмотки двигуна проводили
за допомогою термометра опору. Середнє
значення температури обмоток дорівнює
70
.
Визначити
максимальну можливу довжину мідних
дротів, що зв'язують чуттєвий елемент
з приладом, при умові, що коливання
температури навколишнього середовища
на
обумовлять похибку не більше 1,5 %. Опір
термометра при 0 
дорівнює 50 Ом. Температурний коефіцієнт
опору =4
10
1/
.
Перетин з'єднувальних дротів 2,5 мм2.
Розв`язання
1 Опір термометра у нагрітому стані:
.
2 Граничне відхилення опору, обумовлене завданням:
,
.
3 Загальний опір дротів:
.
4 Максимально можлива відстань, на якій може знаходитися прилад від об'єкта вимірювання:
.
Задача №14
Для термопари ХА (хромель-алюмель) визначити показ приладу і термо-ЕРС при вимірюванні температури 500 , якщо вільні кінці термопари знаходяться в приміщенні з температурою 20 оС.
Розв`язання
1
При температурі 500
термо-ЕРС дорівнює
якщо
температура вільних кінців дорівнює
0
(див. таб. 9.1).
2 Термо-ЕРС, яка виникає за рахунок температури вільних кінців, що відрізняється від градуювальної:
.
Примітка
Прийнята
величина
у зв’язку з тим, що залежність термо-ЕРС
від температури лінійна в межах
температури до 100
і тому правильне відношення:
.
3 Термо-ЕРС на затискачах термопари:
.
4 Значення одержаної ЕРС лежить у межах температур 450 і 500 оС:
;
.
5 Невідому величину можна визначити, скориставшись співвідношенням:
.
Таблиця 9.1. Залежність термо-ЕРС від температури для термопари хромель – алюмель.
Температура, оС |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
25 |
75 |
125 |
175 |
225 |
275 |
325 |
375 |
425 |
475 |
525 |
575 |
|
Термо-ЕРС (мВ) при температурі вільних кінців ˚С |
0 |
2,02 |
4,1 |
6,13 |
8,14 |
10,15 |
12,21 |
14,29 |
16,39 |
18,5 |
2,06 |
22,7 |
1,0 |
3,06 |
5,12 |
7,14 |
9,14 |
11,18 |
13,25 |
15,34 |
17,45 |
19,58 |
21,71 |
23,84 |