Устройство и принцип работы аналоговых электромеханических измерительных приборов

Электромеханические измерительные приборы (ЭИП) характеризуются простотой, дешевизной, высокой надежностью, разнообразием применения, относительно высокой точностью, не требуют дополнительных источников энергии, могут иметь выход для подключения к ЭВМ. С их помощью можно измерить различные физические величины.

Недостатки – ограничены возможности по уровню сигнала, диапазону частот, изменением мощности, сильно влияют на объект измерения, сложная технология изготовления, большие габариты.

В основе конструкции принципа работы положено преобразование электромагнитной энергии в механическую. Основные типы измерительных механизмов (ИМ) основаны на использовании механических взаимодействий систем между собой под действием электростатических и электромагнитных сил. При этом используют дополнительные преобразователи (масштабные и специальные).

Любой ЭИП состоит из ряда функциональных преобразователей, каждый из которых решает свою задачу в цепи преобразований. Так, самый простой измерительный ЭИП прямого преобразования состоит из трех основных преобразователей: измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства.

Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины в промежуточную электрическую величину (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной и воздействующей на измерительный механизм.

Измерительный механизм является электромеханическим преобразователем, осуществляющим преобразование электрической величины в наглядное аналоговое показание. На магнитном воздействии электрического тока основаны магнитоэлектрический, электромагнитный, индукционный, электродинамический и вибрационный измерительные механизмы. Тепловое воздействие электрического тока используют биметаллический и тепловой измерительные механизмы. На взаимодействии заряженных электродов, находящихся под напряжением, основан принцип работы электростатического измерительного механизма.

Отсчетное устройство состоит из указателя, жестко связанного с подвижной частью ИМ, и неподвижной шкалы. Указатели бывают стрелочные и световые. Шкала – это совокупность отметок в виде штрихов, расположенных вдоль линии, по которым определяют числовое значение измеряемой величины.

В общем случае на подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют моменты: вращающий противодействующий и успокоения .

Вращающий момент для ИМ, использующих силы электромагнитного поля:

, (2.1)

где - изменение энергии поля,

- изменение угла отклонения подвижной части.

Противодействующий момент в ЭИП необходим для создания однозначного соответствия измеряемой величины определенному отклонению подвижной части. В аналоговых ЭИП противодействующий момент создается либо при помощи спиральных пружин, растяжек, подвесов, либо за счет энергии электромагнитного поля (в логометрах). В случае, когда противодействующий момент создается спиральной пружиной:

, (2.2)

где к – удельный противодействующий момент, зависящий от

геометрических размеров и материала пружины.

Момент успокоения является моментом сил сопротивления движению подвижной части ИМ и пропорционален угловой скорости отклонения:

, (2.3)

где р – коэффициент успокоения (демпфирования).

В ИМ применяют магнитоиндукционные, воздушные и жидкостные успокоители колебаний.

Несмотря на большое разнообразие конструкций и типов приборов все они имеют ряд общих узлов и деталей: корпус, шкала, указатель, устройства для установки и уравновешивания подвижной части, создания противодействующего момента и успокоения, корректор, а в высокочувствительных приборах – арретир.

Приборы электродинамической системы

Организация проведения измерений

Цифровые измерительные приборы

Резонансный метод измерения частоты

Измерительные механизмы с выпрямителями и термопреобразователями

Вернуться в оглавление: Методы и средства измерений электрических величин