비전기량의 전기적 측정

전기적 방법에 의한 다양한 비전기적 양(변위, 힘, 온도 등)의 측정은 비전기적 양을 전기적 의존적 양으로 변환하는 장치 및 기구의 도움으로 수행되며, 이는 전기적 측정 기기로 측정됩니다. 측정된 비전기량 단위로 교정된 저울.

비전기량을 측정량의 영향으로 전기적 또는 자기적 매개변수(저항, 인덕턴스, 커패시턴스, 투자율 등)의 변화에 ​​따라 파라메트릭으로 나눈 전기적 또는 센서로 변환하는 장치 및 측정된 비전기량은 e로 변환됩니다. 등. (유도, 열전, 광전, 압전 등). 파라메트릭 컨버터는 외부 전원이 필요하며 발전기 장치 자체가 전원입니다.

동일한 변환기를 사용하여 서로 다른 비전기적 양을 측정할 수 있습니다. 반대로 비전기적 양의 측정은 다양한 유형의 변환기를 사용하여 수행할 수 있습니다.

변환기 및 전기 측정 장치 외에도 비 전기량 측정 설비에는 안정기, 정류기, 증폭기, 측정 브리지 등의 중간 연결이 있습니다.

선형 변위를 측정하려면 움직이는 부품에 연결된 강자성 자기 회로 또는 전기자를 움직일 때 전기 및 자기 회로의 매개 변수가 변경되는 전자기 장치인 유도 ​​변환기를 사용하십시오.

상당한 변위를 전기적 값으로 변환하기 위해 이동 가능한 강자성 병진 운동 자기 전도체가 있는 변환기가 사용됩니다(그림 1, a). 자기 회로의 위치는 변환기의 인덕턴스를 결정하므로 (그림 1, b) 임피던스는 일정한 주파수의 교류 전압으로 전기 에너지 원의 안정화 된 전압으로 회로에 공급합니다. 변환기, 전류에 따라 자기 회로에 기계적으로 연결된 부품의 움직임이 추정될 수 있습니다. 기기의 눈금은 예를 들어 밀리미터(mm)와 같은 적절한 측정 단위로 눈금이 매겨집니다.

쌀. 1. 이동식 강자성 자기 회로가 있는 유도 변환기: a — 장치 다이어그램, b — 자기 회로의 위치에 대한 변환기 인덕턴스의 의존성 그래프.

작은 변위를 전기 측정에 편리한 값으로 변환하기 위해 움직이는 부분에 단단히 연결된 코일과 전기자가 있는 편자 형태의 가변 공극이 있는 변환기가 사용됩니다(그림 2, a). 전기자가 움직일 때마다 코일의 전류 /가 변경되어(그림 2, b) 전기 측정 장치의 스케일을 측정 단위(예: 마이크로미터(μm))로 교정할 수 있습니다. 안정적인 주파수를 가진 일정한 교류 전압에서.

쌀. 2. 가변 에어 갭이 있는 유도 컨버터: a — 장치 다이어그램, b — 자기 시스템의 에어 갭에 대한 컨버터 코일 전류의 의존성 그래프.

두 개의 동일한 자기 시스템과 하나의 공통 전기자가 있는 차동 유도 변환기는 동일한 길이의 에어 갭이 있는 두 개의 자기 회로에 대칭으로 위치하며(그림 3) 중간 위치에서 전기자의 선형 이동이 두 에어 갭을 모두 변경합니다. 동일하지만 사전 균형 잡힌 4 코일 AC 브리지의 균형을 뒤엎는 다양한 징후가 있습니다. 이를 통해 일정한 주파수의 안정된 교류 전압에서 전력을 수신하는 경우 브리지의 측정 대각선 전류에 따라 전기자의 움직임을 추정할 수 있습니다.

쌀. 3. 차동 유도 변환기의 장치 구성표.

연구 중인 부품과 함께 변형되어 전기 저항을 변경하는 다양한 와이어 구조의 부품 및 어셈블리에서 발생하는 기계적 힘, 응력 및 탄성 변형을 측정하는 데 사용합니다.일반적으로 스트레인 게이지의 저항은 수백 옴이고 저항의 상대적인 변화는 1/10%이며 변형에 따라 달라집니다. 변형은 탄성 한계에서 가해진 힘과 그에 따른 기계적 응력에 정비례합니다.

스트레인 게이지는 직경이 0.02-0.04mm인 고저항 지그재그 와이어(콘스탄탄, 니크롬, 망가닌) 또는 0.1-0.15mm 두께의 특수 가공된 구리 호일 형태로 만들어집니다. 두 개의 얇은 종이 층 사이에 베이클라이트 바니시를 바르고 열처리합니다 (그림 4, a).

쌀. 4. 테노미터: a — 장치 다이어그램: 1 — 변형 가능한 부분, 2 — 얇은 종이, 3 — 와이어, 4 — 접착제, 5 — 터미널, b — 불균형 저항 브리지를 암에 연결하기 위한 회로.

가공된 스트레인 게이지는 절연 접착제의 매우 얇은 층으로 잘 세척된 변형 가능한 부품에 접착되어 부품의 예상되는 변형 방향이 와이어 루프의 긴 면 방향과 일치합니다. 본체가 변형되면 접착 스트레인 게이지는 동일한 변형을 감지하여 감지 와이어의 치수 변경으로 인해 전기 저항이 변경되고 와이어의 비저항에 영향을 미치는 재료 구조가 변경됩니다.

스트레인 게이지 저항의 상대적인 변화는 연구 대상 신체의 선형 변형에 정비례하므로 내부 탄성력의 기계적 응력에 따라 측정 대각선에서 검류계의 판독 값을 사용합니다. 팔 중 하나가 스트레인 게이지인 사전 균형 저항 브리지는 측정된 기계적 양의 값을 추정할 수 있습니다(그림 4, b).

저항의 불균형 브리지를 사용하려면 전원 전압의 안정화 또는 전기 측정 장치로 자기 전기 비율을 사용해야 하며, 판독값에서 전압이 눈금에 표시된 공칭 전압의 ± 20% 이내로 변경됩니다. 장치의 큰 영향은 없습니다.

열 감지 및 열전 변환기를 사용하여 다양한 매체의 온도 측정... 열 감지 변환기에는 금속 및 반도체 서미스터가 포함되며 저항은 주로 온도에 따라 달라집니다(그림 5, a).

가장 널리 퍼진 것은 -260 ~ +1100 ° C 범위의 온도를 측정하기 위한 백금 서미스터와 -200 ~ +200 ° C의 온도 범위를 위한 구리 서미스터, 음의 전기 저항 계수를 갖는 반도체 서미스터 - 서미스터입니다. -60 ~ +120 ° C의 온도를 측정하기 위해 금속 서미스터에 비해 높은 감도와 작은 크기가 특징입니다.

온도에 민감한 트랜스듀서를 손상으로부터 보호하기 위해 바닥이 밀봉된 얇은 강철 튜브와 불균형 저항 브리지의 와이어에 와이어를 연결하는 장치(그림 5, b)에 배치됩니다. 측정 대각선의 전류를 따라 측정된 온도를 추정하기 위해 미터로 사용되는 자기 전기 비율의 눈금은 섭씨 온도(°C)로 눈금이 매겨집니다.

쌀. 5. 서미스터: a — 온도에 대한 금속의 상대 저항 변화 의존성 그래프 b — 서미스터를 불균형 저항 브리지의 암에 연결하는 회로.

열전 온도 변환기 - 열전대, 소형 e. 생성 등 c. 두 가지 다른 금속의 화합물을 가열하는 영향으로 측정된 온도 영역의 보호용 플라스틱, 금속 또는 도자기 껍질에 배치됩니다(그림 6, a, b).

쌀. 6. 열전대: a — d의 의존성 그래프 등 p. 열전대의 온도: TEP-백금-로듐-백금, TXA-크로멜-알루멜, THK-크로멜-코펠, 열전대를 사용한 온도 측정을 위한 b-어셈블리 다이어그램.

열전쌍의 자유단은 균질 와이어로 자기 전기 밀리볼트미터에 연결되며, 눈금은 섭씨 온도로 표시됩니다. 가장 널리 사용되는 열전대는 다음과 같습니다. 백금-로듐 - 최대 1300 ° C 및 단시간 최대 1600 ° C의 온도 측정을 위한 백금, 표시된 영역에 해당하는 온도를 위한 크로멜-알루멜 - 1000 ° C 및 1300 ° C 및 최대 600 ° C의 장기 온도 측정 및 최대 800 ° C의 단기 측정을 위해 설계된 chromel-bastard

다양한 비전기량을 측정하는 전기적 방법 높은 측정 정확도를 제공하고 다양한 측정 값이 다르며 제어 대상 위치에서 상당한 거리에서 측정 및 등록이 가능하므로 실제로 널리 사용됩니다. 또한 도달하기 어려운 장소에서 측정을 수행할 수 있는 가능성을 제공합니다.