Методы измерения сопротивления

Для измерения сопротивлений термоэлектрических сопротивлений (ТС) часто используют автоматические электронные мосты, включенные по двухпроводной, трехпроводной или четырехпроводной схемам.

Двухпроводная схема подключения моста к ТС показана на рис. 2.6, где обозначены:

R₁, R₂, R₃, R₄ - сопротивления моста;

R_б - балластное сопротивление для ограничения рабочего тока;

R_т - сопротивление ТС;

R_л - сопротивление линии (соединительных проводов).

Условием равновесия моста является равенство произведений противолежащих плечей, т.е. в данном случае:

R₁^.R₃» R₂^.(R₄ + R_т + 2^.R_л).

Когда мост уравновешен, напряжение на диагонали U_AD = 0 и, следовательно, ЭД не работает. При изменении температуры объекта изменяется R_т и U_AD перестает быть нулевым. Это напряжение усиливается УЭД и подается на ЭД, который, вращаясь, перемещает движок реохорда.

 

 

 

Недостатком такой схемы является то, что сопротивления линии входят в одно плечо с R_т, следовательно, изменение R_л может вызывать изменение показаний моста. Для компенсации R_л применяются трехпроводная или четырехпроводная схемы.

Трехпроводная схема подключения моста (см. рисунок 2.7).

В этом случае уравнение равновесия имеет вид

(R₁ + R_л)^.R₃» R₂^.(R₄ + R_т + R_л).

То есть сопротивление линии R_л входит в обе части уравнения и частично компенсируется.

Методы и приборы для измерения давления и разряжения

Классификация приборов для измерения давления

Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей усилия к площади, на которую действует усилие.

В зависимости от природы контролируемого процесса нас интересует абсолютное давление Р_а или избыточное Р_и. При измерении Р_а за начало отсчета принимается нулевое давление, которое можно себе представить как давление внутри сосуда после полной откачки воздуха. Естественно, достигнуть Р_а = 0 невозможно.

Барометрическое давление Р_бар - давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы.

Избыточное давление представляет собой разность между абсолютным и барометрическим давлениями:

Р_и = Р_а - Р_бар

Если Р_абс < Р_бар, то Р_и называется давлением разряжения.

 

 

Классификация приборов для измерения давления:

I. По принципу действия:

1) жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);

2) поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);

3) пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);

4) электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).

II. По роду измеряемой величины:

1) манометры (измерение избыточного давления);

2) вакуумметры (измерение давления разряжения);

3) мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения);

4) напорометры (для измерения малых избыточных давлений);

5) тягомеры (для измерения малых давлений разряжения);

6) тягонапорометры;

7) дифманометры (для измерения разности давлений);

8) барометры (для измерения барометрического давления).

 

Жидкостные манометры

Широко применяются в качестве образцовых приборов для лабораторных и технических измерений. В качестве рабочей жидкости используется спирт, вода, ртуть, масла.

Двухтрубный манометр представляет собой U-образную трубку, заполненную затворной жидкостью.

Давление в каждой трубке связано с уровнями как

и ,

где h₁ и h₂ – уровни в трубках.

Тогда о разности давлений DР = Р₁ – Р₂ можно судить по разности уровней Dh = h₁ – h₂:

.

Чашечные манометры и дифманометры

Чашечный (однотрубный) манометр является разновидностью U-образного трубного манометра (см. рис. 2.10), у которого одна из трубок заменена сосудом большого диаметра (чашкой). Измеряется давление Р_а, действующее на жидкость в широком сосуде, а открытый конец трубки совмещен с атмосферой.

Уравнение равновесия:

Р = r g (h + H).

Чашечные и трубные манометры применяются для тарировки и поверки рабочих приборов, реже - в качестве рабочих приборов.

 

 

Микроманометры

Рисунок 2.11

Применяются для измерения давлений, меньших 100 - 200 мм водяного столба. Представляют собой жидкостной манометр с наклоненной под углом 20…50° трубкой.

h = L^.sin(a) - высота поднятия уровня жидкости в узкой трубке,

P = r^.g^.h - измеренное давление.

Погрешность: ± 1,5 %.

 

Пружинные манометры

Состоят из трубчатой пружины 1 с поводком, зубчатого сектора 3 и шестерни 4 с прикрепленной к ней стрелкой 2.

При увеличении давления трубчатая пружина стремится разогнуться, в результате чего она через поводок начинает воздействовать на зубчатый сектор, отклоняя стрелку.

 

Электрические манометры.

Преобразователи давления типа "Сапфир"

Эти манометры обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра (давления избыточного, абсолютного, разряжения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред) в унифицированный токовый сигнал для дистанционной передачи (0 - 5 мА, 0 - 20 мА и др.).

Мембранный тензопреобразователь 3 размещен внутри основания 9 (см. рисунок 2.13). Внутренняя полость 4 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металли­ческой гофрированной мембраной 6, приваренной по наружному кон­туру к основанию 9. Полость 10 сообщена с окружающей атмосферой.

Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 5, который уплотнен прокладкой 8. Измеряемое давление воздействует на мемб­рану 6 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразо­вателя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезис­торов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока 1 по проводам через гермовывод 2.

 

Преобразователи «Сапфир-22ДА» моделей 2050 и 2060, предназначенные для измерения абсолютного давления, отличаются тем, что полость 10 вакуумирована и герметизи­рована.

Преобразователи «Сапфир-22ДД» моделей 2410, 2420, 2430, 2434, 2440 и 2444 (см. рисунок 2.14), предназначенные для измерения разности давлений, отличаются тем, что в них используется тензопреобразователь мембранно-рычажного типа, который размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды двумя металлическими гофрированными мембранами. Мембраны соединены между собой центральным штоком, перемещение которого передается рычагу тензопреобразователя, что вызывает деформацию тензопреобразователя. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира (разновидность корунда - Al₂O₃) с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС - кремний на сапфире).

 

	Рисунок 2.14

 

 

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2. Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.