Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
хть)2г = kL, (10)
где X — некоторый коэффициент, k — жесткость пружины, L — сжа-
29і тие пружины и одновременно прказания О /J прибора. Таким образом, шкала нелинейна і ^ fHvralC_я 00 С)2)- Это недостаток центробежного тахометра.
Спидометры на транспорте обычно построены по принципу индукционного (магнитного) тахометра (рис. 29, б): на вращающийся вал 1 насажен постоянный магнит, который вращается внутри немагнитной (алюминиевой) чашки 5 (картушки), не касаясь ее стенок. Но в этих стенках наводятся индукционные токи, которые в соответствии с правилом Ленца препятствуют вращению магнита. От этого сама чашка в соответствии с третьим законом Ньютона поворачивается, сжимая пружину 3. С осью чашки скреплена стрелка 4. ЭДС по закону Фарадея пропорциональна скорости изменения магнитного потока, а она пропорциональна угловой скорости to: р d® ~
S оо — со to. С другой стороны, токи в Kapert
тушке і со S, а сила, действующая со стороны . магнита (сила Ампера), пропорциональна магнитной индукции магнита В и і:
OJ OO і &о Zr = kL, (U)
т. е. L оо (о (шкала индукционного тахометра линейна).
В современном приборостроении от круглых шкал перешли к прямоугольным. Картушку делают сильно вытянутой, окрашивают часть ее, отделенную спиральной границей, в красный цвет и ставят ее за шкалой со щелью 7 (рис. 29, е). Чем больше поворот картушки, тем длиннее красный указатель.
Обычно от того же вала, который идет к спидометру, работает еще и механический счетчик полного числа оборотов (счетчик пройденного пути), монтируемый обычно вместе со спидометром на автомобиле, мотоцикле и т. д.
Не всегда удобно протягивать вал от вращающихся деталей к щиту управления. В этих случаях используются дистанционные передачи типа сельсина или тахогенератора (вращающийся от вала постоянный магнит наводит токи в трехполюсном статоре, как в сельсине, которые по трехпроводной линии передаются на щит управления; здесь они направляются в такой же трехполюсный статор, внутри которого от этих токов приходит во вращение короткозамкнутый ротор, как в асинхронном двигателе).
Не всегда допустим механический контакт спидометра с вращающейся деталью. В этих случаях используют бесконтактные тахометры. Если деталь неоднородна, т. е. в ней есть отверстия или зубцы, то
6
Рнс. 29. Тахометры: а — центробежный; б — индукционный; в — индукционный тахометр с прямолинейной шкалой: 1 — вал, 2 — грузы, 3 — пружина, 4 — указатель, 5 — немагнитная металлическая чашка, 6 — круглый циферблат, 7 — шкала со щелью.
30і могут прерывать луч света, идущий от осветителя к фотоэлементу, іучается переменный ток, частоту которого измеряют частотомером, ш устроен оптический тахометр. В радиоактивном тахометре вместо ^ча света используются гамма- или бета-лучи. Еще один бесконтакт-тахометр основан на стробоскопическом эффекте. Главной частью эоскопического тахометра является импульсный генератор пере-знной частоты, от которого питается лампа-вспышка, освещающая вра-ающуюся деталь с какой-либо меткой. При совпадении-частоты пышек и частоты вращения метка кажется остановившейся. Показа-ия снимают со шкалы генератора, указывающей частоту. Приведем примеры спидометров без преобразования линейного движения во вращательное. Радарный, а также лазерный спидометры основаны на эффекте Доплера. Пусть радарная установка посылает Сигналы частотой v вслед удаляющемуся автомобилю. Если бы на автомобиле был приемник, он воспринимал бы не частоту v, a v' < v, гТак как гребни волн реже достигали бы его (а именно, v' = v (1 — vie)). Автомобиль отражает сигналы (можно считать, что он является одновременно и приемником и передатчиком). Приемник радарной ^установки будет воспринимать еще более низкую частоту, так как "автомобиль, удаляясь, посылает назад сигналы большей длины волны, ^поэтому v" = v' (1 — vie). В итоге v" ft; V (1 — 2vie). Разность частот Av = 2vie очень невелика, так как v < < с, но она может быть измерена радиотехнической схемой (гетеродинирование). Поскольку частота пропорциональна v, шкала прибора получается линейной.
Скорости пуль и снарядов измеряют баллистическим маятником. Это тяжелый ящик с песком, подвешенный на длинных тросах. При
неупругом ударе (пуля зарывается в песок) весь импульс mv передается маятнику, и по его отклонению можно вычислить V.
Скорость потока вещества измеряется различными вертушками, соединенными с тахометром. Прибор, .измеряющий скорость судна относительно воды, называется лагом, а измеряющий скорость ветра — чашечным анемометром. Используются и другие способы измерения скорости потока вещества (или движения относительно среды): по динамическому давлению (трубка Пито — труба с открытым навстречу потоку отверстием, другим концом соединенная с манометром), с помощью термоанемометра — нагретая током проволочка охлаждается потоком и т. д. Последние способы применяются, когда из-за больших скоростей потока вертушки не работают.
§ 7. ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЙ, АКСЕЛЕРОМЕТРЫ
Определить ускорение тела х относительно инерциальной системы координат можно, как и скорость, расчетом. Например, для измерения ускорения свободного падения g применяется маятник, период колебания которого T= 2л J.. Существуют прямопоказывающие приборы, которые называются акселерометрами. Они основаны на измерении силы инерции Fu = —тх, действующей на груз данной массы