Наука и образование

Общие сведения о приборах

Приборы для измерения неэлектрических величин состоят из двух основных частей: преобразователя и измерительного устройства.

Очень часто между этими частями имеются вспомогательные элементы (провода, кабели, аттенюаторы и согласующие устройства), а измерительный прибор разбивается на ряд блоков: усилительное устройство, измерительный или регистрирующий прибор и блок питания. Назначение каждого из узлов весьма четко определено его наименованием.

Первый из них преобразователь-является устройством, обеспечивающим восприятие измеряемой входной величины (скорости, давления и т. п.) и преобразование ее в величину, удобную для передачи по линиям связи, усиления, измерения или регистрации электрическими средствами. Наряду с термином "преобразователь" в технической литературе часто встречается другой термин "датчик", имеющий одинаковое с первым значение.

В настоящей брошюре под "датчиком" понимается конструктивно законченный преобразователь, предназначенный для выполнения определенной функции (например, датчик давления, датчик скорости) безотносительно к заложенному в нем принципу преобразования. В случае, когда необходимо одновременно характеризовать и принцип преобразования, в название датчика включается соответствующее определение, например пьезоэлектрический датчик давления и т. д. Усилительный блок, равно как и блок питания, не является неотъемлемой частью измерительного прибора.

В ряде случаев эти блоки могут отсутствовать, например при измерении скорости вращения с помощью индукционного тахогенератора и чувствительного гальванометра. Иногда усилительный блок разбивается на два блока: согласующий каскад (часто катодный повторитель) и основной усилитель. Такое разделение имеет место, в частности, при применении пьезоэлектрических преобразователей, устанавливаемых далеко от измерительного блока.

В этом случае катодный повторитель с большим входным сопротивлением располагается вблизи преобразователя, в результате чего длинный кабель (иногда до 100-200 м), подключенный к низкоомной нагрузке повторителя, не оказывает заметного влияния на измерения. Неэлектрические величины, преобразованные в электрические напряжение или ток, измеряются или регистрируются соответствующим устройством. В качестве измерительного устройства часто используются показывающие стрелочные и цифровые приборы, а в качестве регистрирующих устройств различные самописцы, осциллографы и магнитные регистраторы.

Преобразователи механических величин в электрические: Преобразователь механической величины в электрическую является одним из основных элементов измерительного прибора. Выбор преобразователя в значительной степени предопределяет выбор схемы усилительного устройства и блока питания. Поэтому выбору преобразователя следует уделять особое и пристальное внимание.
Читать далее

Потенциометр

Если потенциометр отрегулирован таким образом, что соотношение мощности переменного тока в двух термисторах подобрано в соответствии с крутизной их характеристик, то мосты останутся сбалансированными при всех изменениях окружающей температуры. Изменение чувствительности в зависимости от температуры получается не больше, чем на +0,1 дб при изменении температуры от -40° С до +55° С. При том же диапазоне изменения температур уход от положения нуля без ручных регулировок не превышает +2,5% ст полной шкалы при чувствительности 2 мет на полную шкалу.

Преимуществом этого моста является то обстоятельство, что сопротивление высокочастотного термистора поддерживается на постоянном уровне. Вследствие этого предотвращается дополнительная ошибка, вносимая из-за изменения полного высокочастотного сопротивления при изменении активного сопротивления бусинки. Кроме рассмотренных схем были сконструированы другие термисторные мосты с непосредственным отсчетом, представляющие собой просто варианты рассмотренных конструкций.

Развитие термисторных индикаторных схем опередило развитие термисторных головок. Существует настоятельная необходимость в разработке головки, удовлетворительно согласующейся во всем частотном спектре от низких частот до высоких ч ультравысоких частот. Но поскольку условия широкополосности относительно мало влияют на схему моста, то расширение используемого ныне спектра сантиметровых волн в области еще более коротких волн не выдвинет новых проблем в конструировании мостов.

Схема обеспечивает сохранение величины сопротивления термистора в пределах двух ом. Для обычных требований эта регулировка достаточна. Для модификации этой схемы с целью измерения мощности высокой частоты, рассеиваемой в бусинке во время регулировки головки, никаких попыток предпринято не было.

Однако был создан мост с автоматической балансировкой для измерения мощности, в котором для поддержания баланса используется подобная цепь обратной связи. Такой мост типа BTL так же, как и мост типа V, основан на использовании напряжения постоянного тока для поддержания чувствительности независимо от окружающей температуры.

В нем в отличие от моста типа V вместо дискового термистора используются второй бусинковый термистор в качестве элемента, управляющего низкочастотной мощностью моста, и низкочастотная цепь обратной связи, автоматически поддерживающая баланс моста JB широких пределах изменения окружающей температуры.

Мощность постоянного тока в высокочастотном термисторе устанавливается на уровне 7 мет. Микроамперметр постоянного тока при этом переключается в положение "200" и служит в качестве вольтметра с высоким сопротивлением, подключенного параллельно высокочастотному термистору.
Дальше...

Термостолбики для водяных нагрузок

Спаи термостолбика погружаются в поток воды или монтируются на внешней поверхности водонесущей линии. Обычно применяется первый метод, хотя и второй находит применение. В полистиреновом блоке просверлены два параллельных канала: один подводит воду к нагрузке, другой - отводит от нее. В стенках каждого канала сделан ряд близко расположенных очень маленьких отверстий для вставления спаев. Провода, подходящие к спаям, изолируются шеллаком и закрепляются в отверстиях при помощи полистиренового цемента. Спаи располагаются, приблизительно, но осевым линиям каналов.

При формировании ряда последовательно соединенных термопар удобно воспользоваться специальным намоточным приспособлением. Это приспособление представляет собой стержень из металла или фибры Н-образного поперечного сечения, снабженный желобками, равномерно распределенными по длине стержня. При соответствующем расположении желобков вдоль стержня можно намотать проволоку (или ленту) вдоль и поперек стержня; желобки обеспечат правильность ее расположения. Аналогичным образом, начиная с противоположною конца стержня, можно намотать вторую проволоку.

Эти проволоки образуют ряд Х-образных пересечений вдоль осевых линий верхней и нижней сторон профиля Я. Во всех точках пересечения проволоки спаиваются или соединяются при помощи точечной сварки. Точечную сварку здесь особенно легко осуществить, так как один из электродов можно выполнить в виде полосы, проходящей под всеми точками пересечения. После того, как сварка всех пересечений произведена, они отрезаются; разрезы делаются около точек сваривания, по одну и ту же сторону от них. Термостолбик с внешним расположением спаев можно выполнить при помощи электролитического осаждения.

Две тонкостенные, медные или серебряные трубки покрываются тонким слоем лака, плотно обматываются целлофаном COOS'" толщиною и снова покрываются тонким слоем лака. Трубки укрепляются одна параллельно другой при помощи диэлектрических прокладок. Затем вся система с помощью специального приспособления, закрепляется в токарном станке и на малой скорости производится намотка константановой проволоки 0,004, которая располагается вдоль трубок по винтовой линии.

Каждый виток проволоки охватывает обе трубки. Трубки опускаются на поверхность жидкости в ванну для осаждения серебра так, что половина каждого константанового витка покрывается серебром (слой толщиной 0,002). Следовательно, вдоль каждой трубки образуется ряд последовательно соединенных термопар. Трудность изготовления столбика, состоящего из 100 термопар, и столбика из 10 термопар одинакова. Витки должны быть расположены настолько близко, насколько можно это сделать, не опасаясь короткого замыкания.

Кроме общих соображений, только что рассмотренных, имеется несколько правил, которыми следует руководствоваться при конструировании водонесущей системы. Почти каждому экспериментатору, работающему в области измерения большой мощности, приходилось конструировать водонесущую систему с учетом своих специфических требований.
Читать статью