القياسات الكهربائية للكميات غير الكهربائية

يتم قياس الكميات غير الكهربائية المختلفة (الإزاحة ، والقوى ، ودرجات الحرارة ، وما إلى ذلك) بالطرق الكهربائية بمساعدة الأجهزة والأدوات التي تحول الكميات غير الكهربائية إلى كميات غير كهربائية ، والتي يتم قياسها بواسطة أدوات القياس الكهربائية باستخدام تمت معايرة الأرصدة بوحدات من الكميات غير الكهربائية المقاسة.

محولات الكميات غير الكهربائية إلى كهرباء أو أجهزة استشعار مقسمة إلى حدودي بناءً على تغيير أي معامل كهربائي أو مغناطيسي (المقاومة ، الحث ، السعة ، النفاذية المغناطيسية ، إلخ) تحت تأثير الكمية المقاسة ، والمولد الذي فيه يتم تحويل الكمية غير الكهربائية المقاسة إلى e. إلخ. (الحث ، الكهروحرارية ، الكهروضوئية ، الكهروضغطية وغيرها). تتطلب المحولات البارامترية مصدرًا خارجيًا للطاقة الكهربائية ، ووحدات المولدات نفسها هي مصادر للطاقة.

يمكن استخدام نفس محول الطاقة لقياس الكميات غير الكهربائية المختلفة على العكس من ذلك ، يمكن قياس أي كميات غير كهربائية باستخدام أنواع مختلفة من المحولات.

بالإضافة إلى المحولات وأجهزة القياس الكهربائية ، فإن التركيبات الخاصة بقياس الكميات غير الكهربائية لها وصلات وسيطة - مثبتات ، مقومات ، مكبرات صوت ، جسور قياس ، إلخ.

لقياس الإزاحة الخطية ، استخدم محولات الطاقة الحثية - الأجهزة الكهرومغناطيسية التي تتغير فيها معلمات الدائرة الكهربائية والمغناطيسية عند تحريك الدائرة المغناطيسية المغناطيسية أو المحرك المتصل بالجزء المتحرك.

لتحويل عمليات الإزاحة الكبيرة إلى قيمة كهربائية ، يتم استخدام محول طاقة مع موصل مغناطيسي مغناطيسي متحرك متحرك (الشكل 1 ، أ). نظرًا لأن موضع الدائرة المغناطيسية يحدد محاثة المحول (الشكل 1 ، ب) ، وبالتالي ، ممانعته ، ثم بجهد ثابت لمصدر الطاقة الكهربائية بجهد متناوب بتردد ثابت يغذي دائرة أ المحول ، وفقًا للتيار ، يمكن تقدير حركة الجزء المتصل ميكانيكيًا بالدائرة المغناطيسية ... مقياس الجهاز متدرج في وحدات القياس المناسبة ، على سبيل المثال بالمليمترات (مم).

أرز. 1. محول حثي مع دائرة مغناطيسية حديدية متحركة: أ - رسم تخطيطي للجهاز ، ب - رسم بياني لاعتماد محاثة المحول على موضع دائرته المغناطيسية.

لتحويل عمليات الإزاحة الصغيرة إلى قيمة ملائمة للقياس الكهربائي ، تُستخدم محولات الطاقة ذات الفجوة الهوائية المتغيرة في شكل حدوة حصان مع ملف وحديد (الشكل 2 ، أ) ، وهو متصل بقوة بالجزء المتحرك. تؤدي كل حركة في المحرك إلى تغيير التيار / في الملف (الشكل 2 ، ب) ، مما يسمح بمعايرة مقياس جهاز القياس الكهربائي بوحدات القياس ، على سبيل المثال ، بالميكرومتر (ميكرومتر) ، بجهد متناوب ثابت مع تردد ثابت.

أرز. 2. محول حثي مع فجوة هوائية متغيرة: أ - رسم تخطيطي للجهاز ، ب - رسم بياني لاعتماد تيار ملف المحول على فجوة الهواء في النظام المغناطيسي.

المحولات الحثية التفاضلية ذات نظامين مغناطيسيين متطابقين وحديد واحد مشترك ، تقع بشكل متماثل على دائرتين مغناطيسيتين مع فجوة هوائية بنفس الطول (الشكل 3) ، حيث تغير الحركة الخطية للدائن من موضعه الأوسط فجوات الهواء بالتساوي ، ولكن مع وجود علامات مختلفة تخل بتوازن جسر التيار المتردد رباعي الملفات المتوازنة مسبقًا. هذا يجعل من الممكن تقدير حركة المحرك وفقًا لتيار قياس القطر للجسر ، إذا كان يتلقى طاقة بجهد متناوب ثابت بتردد ثابت.

أرز. 3. مخطط جهاز المحول الحثي التفاضلي.

تُستخدم لقياس القوى الميكانيكية والإجهادات والتشوهات المرنة التي تحدث في أجزاء وتجميعات الهياكل المختلفة للأسلاك - محولات طاقة التوتر ، والتي ، عند تشوهها ، مع الأجزاء قيد الدراسة ، تغير مقاومتها الكهربائية.عادةً ما تكون مقاومة مقياس الإجهاد عدة مئات أوم ، والتغير النسبي في مقاومته هو عُشر بالمائة ويعتمد على التشوه ، والذي يتناسب في حدود المرونة بشكل مباشر مع القوى المطبقة والضغوط الميكانيكية الناتجة.

تصنع مقاييس الإجهاد على شكل سلك متعرج عالي المقاومة (ثابتان ، نيتشروم ، مانغانين) بقطر 0.02-0.04 مم أو من رقائق نحاسية مُعالجة خصيصًا بسمك 0.1-0.15 مم ، ومختومة بـ ورنيش الباكليت بين طبقتين رفيعتين من الورق ويخضع للمعالجة الحرارية (الشكل 4 ، أ).

أرز. 4. مقياس العجلة: أ - رسم تخطيطي للجهاز: 1 - جزء مشوه ، 2 - ورق رفيع ، 3 - سلك ، 4 - غراء ، 5 - أطراف ، ب - دائرة لتوصيل جسر مقاوم غير متوازن بالذراع.

يتم لصق مقياس الضغط المُلفق على جزء قابل للتشوه جيد التنظيف بطبقة رقيقة جدًا من الغراء العازل بحيث يتزامن اتجاه التشوه المتوقع للجزء مع اتجاه الجوانب الطويلة للحلقات السلكية. عندما يتشوه الجسم ، يلاحظ مقياس الإجهاد الملصق نفس التشوه ، والذي يغير مقاومته الكهربائية بسبب تغير في أبعاد سلك الاستشعار ، وكذلك هيكل مادته ، مما يؤثر على المقاومة المحددة للسلك.

نظرًا لأن التغيير النسبي في مقاومة مقياس الإجهاد يتناسب طرديًا مع التشوه الخطي للجسم قيد الدراسة ، وبالتالي مع الضغوط الميكانيكية للقوى المرنة الداخلية ، عندئذٍ ، باستخدام قراءات الجلفانومتر على قطر القياس يمكن لجسر المقاوم المتوازن مسبقًا ، أحد أذرعه مقياس الضغط ، لتقدير قيمة الكميات الميكانيكية المقاسة (الشكل 4 ، ب).

يتطلب استخدام جسر غير متوازن من المقاومات تثبيت جهد مصدر الطاقة أو استخدام نسبة كهرومغناطيسية كجهاز قياس كهربائي ، بناءً على قراءات تغير الجهد في حدود ± 20٪ من الجهد الاسمي المشار إليه على المقياس الجهاز ليس له تأثير كبير.

استخدم محولات الطاقة الحرارية والكهروحرارية لقياس درجة حرارة الوسائط المختلفة ... تشتمل محولات الطاقة الحساسة للحرارة على الثرمستورات المعدنية وأشباه الموصلات ، والتي تعتمد مقاومتها إلى حد كبير على درجة الحرارة (الشكل 5 ، أ).

الأكثر انتشارًا هي الثرمستورات البلاتينية لقياس درجات الحرارة في النطاق من -260 إلى +1100 درجة مئوية والثرمستورات النحاسية لمدى درجة الحرارة من -200 إلى +200 درجة مئوية ، وكذلك الثرمستورات شبه الموصلة ذات المعامل السلبي للمقاومة الكهربائية - الثرمستورات ، تتميز بحساسية عالية وصغر حجم مقارنة بالثرمستورات المعدنية ، لقياس درجات الحرارة من -60 إلى +120 درجة مئوية.

لحماية محولات الطاقة الحساسة لدرجة الحرارة من التلف ، يتم وضعها في أنبوب فولاذي رفيع الجدران مع قاع محكم الإغلاق وجهاز لتوصيل الأسلاك بأسلاك جسر المقاوم غير المتوازن (الشكل 5 ، ب) ، مما يجعل ذلك ممكنًا لتقدير درجة الحرارة المقاسة على طول تيار قطري القياس ، مقياس النسبة المغناطيسية الكهربية المستخدمة كمقياس متدرج بالدرجات المئوية (درجة مئوية).

أرز. 5. الثرمستورات: أ - الرسوم البيانية لاعتماد التغيير في المقاومة النسبية للمعادن على درجة الحرارة ، ب - دائرة لربط الثرمستورات بذراع جسر المقاوم غير المتوازن.

محولات درجة الحرارة الكهروحرارية - المزدوجات الحرارية ، توليد الكهرباء الصغيرة ، إلخ. ج.تحت تأثير تسخين مركب من معدنين مختلفين ، يتم وضعهما في غلاف بلاستيكي أو معدني أو خزفي واقٍ في منطقة درجات الحرارة المقاسة (الشكل 6 ، أ ، ب).

أرز. 6. المزدوجات الحرارية: أ - الرسوم البيانية لاعتماد د ، إلخ. ص. لدرجة حرارة المزدوجات الحرارية: TEP-platinum-rhodium-platinum ، TXA-chromel-alumel ، THK-chromel-copel ، مخطط التجميع b لقياس درجة الحرارة باستخدام المزدوج الحراري.

ترتبط الأطراف الحرة للمزدوج الحراري بأسلاك متجانسة بميل فولتميتر كهربائي مغناطيسي ، مقياسه مُدرج بالدرجات المئوية. المزدوجات الحرارية الأكثر استخدامًا هي: البلاتين - الروديوم - البلاتين لقياس درجات حرارة تصل إلى 1300 درجة مئوية ولفترة قصيرة تصل إلى 1600 درجة مئوية ، كروميل ألوميل لدرجات الحرارة المقابلة للأنظمة المشار إليها - 1000 درجة مئوية و 1300 درجة مئوية و chromel- bastard ، مصمم لقياس درجات الحرارة على المدى الطويل حتى 600 درجة مئوية والمدى القصير - حتى 800 درجة مئوية.

الطرق الكهربائية لقياس الكميات غير الكهربائية المختلفة. وهي مستخدمة على نطاق واسع في الممارسة العملية ، لأنها توفر دقة قياس عالية ، وتختلف في مجموعة واسعة من القيم المقاسة ، وتسمح بالقياسات وتسجيلها على مسافة كبيرة من موقع الجسم الخاضع للرقابة ، وأيضًا إتاحة إمكانية إجراء القياسات في الأماكن التي يصعب الوصول إليها.