Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
?
Ir
T
IDft
ж
и
M
Рис. 27. Датчики малых перемещений: а, б, в — резнстивные (разные схемы включения); г — полоска тензодатчика; д — полоски тензодатчика на деформирующейся детали; е — емкостный датчик; ж — индуктивный; э — индукционный; и — пьезо-•лектрнческий; к — пьезоэлектрический биморфный; л — фотоэлектрический;
м — механотрон.
27 (сжимаются) и их сопротивление меняется ^R = pj-j. Есть и полупроводниковые тензодатчики, они на два порядка более чувствительны. Обычно на деформируемую деталь наклеивается сразу четыре тензодатчика, соединяемые по схеме моста. При деформации мост выходит из равновесия, так как полоски деформируются по-разному (рис. 27, д).
Емкостные датчики перемещений фиксируют изменение положения одной из пластин конденсатора, емкость которого можно измерять разными способами (мостовым, резонансным и т. д.) (рис. 27, е). В индуктивном датчике (рис. 27, ж) от перемещения железного сердечника меняется индуктивность катушки. Такой датчик, как и предыдущие, является пассивным: к нему должна быть добавлена еще измерительная цепь с источником тока (в данном случае — переменного). Индукционный датчик (рис. 27, з) является активным — он - сам вырабатывает ЭДС, однако это скорее датчик скорости, а не перемещения,
так как ЭДС со Очень малые перемещения при деформации фиксируются пьезодатчиками (рис. 27, и), несколько большие — биморф-ным элементом из пьезоэлементов (рис. 27, к). Это две склеенные пье-зопластинки с проложенным между ними электродом. При изгибе одна из пластин растягивается, другая сжимается, давая ЭДС разных знаков. Пластинки включены в параллель так, что токи от них складываются.
Оптические датчики малых перемещений с использованием оптического рычага рассматривались ранее при описании оптиметра.
В фотоэлектрическом датчике (рис. 27, л) заслонка перекрывает свет, идущий от осветителя к фотоэлементу.
Весьма совершенным является электронный датчик малых перемещений — механотрон (рис. 27, м), представляющий собой вакуумный диод с близко расположенными анодом и катодом, так что анод входит в область пространственного заряда у катода. При малых перемещениях анода относительно катода сильно меняется сопротивление механотрона, поэтому он включается в мостовую измерительную схему.
Если большая точность не требуется, для фиксирования малых перемещений достаточно системы рычажков, канатиков и блочков, которые поворачивают стрелку, как, например, в барометре-анероиде.
Отдельно стоят датчики угла поворота одной детали относительно другой. Часто поворот нельзя непосредственно наблюдать, и требуются дистанционные измерения. Например, необходимо от флюгера на мачте передать информацию о направлении ветра на пульт управления Корабля. Для этого можно воспользоваться длинным валом (жестким или гибким), однако электрические способы предпочтительнее. Соответствующие измерения производят с помощью потенциометрической передачи и сельсина (рис. 28). В первом случае по кольцевому резистору передвигаются щетки, питаемые источником постоянного тока. Трехпроводная линия передает токи на тройку электромагнитов, в поле которых вращается постоянный магнит — ротор. В положении, показанном на рисунке 28, а, точки 1 и 2, а следовательно, и точки /'
28 а
6
28. Дистанционное измерение угла поворота: а — потенциометрическая передача; б — сельсин.
2' находятся почти под одинаковым потенциалом, и ток в нижнем ктромагните отсутствует. В двух верхних катушках токи создают гнитное поле, и ротор устанавливается так, как показано на рисун-. При повороте щеток в датчике на такой же угол повернется ротор ^исполнительном механизме. Сельсин — комплект из двух одинаковых роторов и двух одина-вых трехполюсных статоров, соединенных между собой трехпровод-й линией (рис. 28, б). Роторы питаются переменным током от одного вешнего источника. В катушках статора 1 ротор 1 наводит токи, пе-даваемые в статор 2. Ротор 2, взаимодействуя магнитным полем полем статора 2,. занимает определённое положение. При поворо-ротора / ротор 2 поворачивается на такой же угол.
§ 6. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ
Sf
'. Скорость можно рассчитать, измерив перемещение и время и ная характер движения. Например, скорость самолета можно ^определить по расстоянию между метками на экране радиолокатора -и секундомеру. Однако нужны и такие приборы, которые непосредственно выдают информацию о скорости в любой момент времени, а Прибор, измеряющий линейную скорость, называется спидометром (иногда велосиметром)г а прибор, измеряющий угловую скорость, — тахометром. Чаще всего при измерении линейной скорости линейное движение сначала преобразуют во вращательное (например, привод от колеса в транспорте), а затем уже измеряют ,тахометром угловую скорость этого вращательного движения. Рассмотрим Вначале конструкции тахометров. Задача тахометра — преобразовать угловую скорость вращения в определенное положение стрелки-указателя относительно циферблата. Простейший тахометр — центробежный (рис. |29, а). При вращении вала 1 грузы 2 расходятся под действием центробежной силы инерции moV, сжимая противодействующую пружину 3. Кольцо, охватывающее вращающийся хвостовик, также передвигается вдоль оси, перемещая указатель 4 на расстояние L. Таким образом, уравнение шкалы прибора:
