2.1.ПУП (новый)

31. Виды аналоговых первичных преобразователей (ПП), их основные метрологические характеристики.
Первичный преобразователь преобразует измеряемое перемещение (или размер) в электрический сигнал. Этот сигнал в электронном блоке усиливается и преобразуется в форму, удобную для индикации или регистрации.
По физическим принципам, положенным в основу работы ПП различают:
- индуктивные;
- емкостные;
- механотронные;
- фотоэлектрические;
- электроконтактные.
Первичные преобразователи характеризуютс, как правило, следующими параметрами: статическими – диапазоном измерения, нелинейностью выходной характеристики, чувствительностью, разрешающей способностью, гистерезисом, выходным сопротивлением, и динамическими – амплитудно-частотной характеристикой, предельной частотой срабатывания.
Выходная характеристика преобразователя отражает зависимость выходного электрического сигнала от измеряемой линейной величины. Эта характеристика, как правило, бывает нелинейной.

32. Условия выбора механотронного ПП для прибора контроля малых геометрических параметров. Пример.
Механотроном называется электровакуумный прибор, у которого электронным током управляют путем механического перемещения электродов. Механотроны сконструированы на базе радиоламп и представляют собой вакуумные диоды и триоды, причем преимущественное распространение получили первые. У них катод неподвижен, а анод может совершать относительно него продольное перемещение. Принципиальная схема такого прибора представлена ниже.

Здесь расстояние
· между подогретым катодом К и анодом А изменяется вследствие изменения измеряемой величины d. В результате этого изменения возникает зависимость между анодным током лампы Ia? Протекающим через нагрузочное анодное сопротивление Ra и измеряемым микроамперметром, и расстоянием
· между анодом и катодом. Для диодных механотронов статическая характеристика 13 EMBED Equation.3 1415
описывается уравнением 13 EMBED Equation.3 1415.
где a, n – соответственно коэффициент и показатель степени, зависящие от типа механотрона; Ua – постоянное напряжение между катодом и анодом.
Статическая характеристика диодного механотрона, построенная для определенного значения Ua, имеет явно нелинейный характер. Ее нелинейность не зависит от анодного напряжения Ua и определяется только относительным смещением анода
13 EMBED Equation.3 1415, где
·0 - начальное расстояние между анодом и катодом,
·
·=(
·max -
·min) - перемещение анода. Уменьшением
·
· и увеличением
·0 можно добиться, что нелинейность статической характеристики не будет превышать заданного значения. Дальнейшее улучшение характеристики механотрона достигается выбором оптимального значения нагрузочного сопротивления Ra и применением специальных измерительных схем.
Следует также иметь в виду, что при некотором минимальном расстоянии
·min (при определенном значении Ua) наступает такой момент, когда анодный ток механотрона перестает зависеть от перемещения анода. Этот режим лампы называется режимом насыщения. Для нормальной эксплуатации механотронного преобразователя необходимо, чтобы расстояние между анодом и катодом никогда не достигало
·min.
Чувствительность механотрона, мкА/мкм: 13 EMBED Equation.3 1415.
Измерительное усилие преобразователя должно быть не менее 5 сН, так как при меньших усилиях трудно обеспечить стабильную работу преобразователя (оптимальное усилие при цене деления отсчетной измерительной системы порядка 0,1-0,5 мкм находится в пределах 10-30 сН). Точность и другие параметры механотронных преобразователей в большей степени зависят от характеристик механотронов. Механотронные измерительные устройства успешно конкурируют с индуктивными и емкостными устройствами, от которых они выгодно отличаются более простой измерительной схемой. Особенно эффективно их применение на стадии послеоперационного контроля.
Механотронные измерительные устройства с успехом используются для контроля диаметров отверстий и желобов внутренних колец подшипников, деталей топливной аппаратуры, толщины металлической ленты и проволоки и т.д.
Для непрерывной записи изменения контролируемого размера к устройствам с механотронным преобразователем можно подключать серийно выпускаемые самописцы. Если же вместо стрелочного прибора использовать цифровой вольтметр (при соответствующей модификации измерительной схемы), то результаты измерения можно регистрировать с помощью цифропечатающей машины.

33. Электроконтактные ПП, устройство. Методика настройки 2-х контактного ПП по образцовым деталям.
Классифицируются на 3 группы:
1. Электороконтактные преобразователи положения (выключатели, переключатели).
Обладают высокой точностью
·>2 мкм, =0.01ч0.05 мм. Поэтому могут нагружаться значительными токами и управлять исполнительными механизмами без усилителя.
2. Электороконтактные преобразователи размеров и формы деталей.
·=2 мкм, нагружаются малыми токами для предотвращения электрической эрозии контактов. В качестве материалов контактов используются: вольфрам, серебро, золото, платина.
3. Контакты реагирующие на механические движения(ускорение, поворот, наклон) или электромагнитное поле – герконы.

2-x контактный электроконтактный ПП настраивается соответственно по двум образцовым деталям, выполненным с размерами равными предельным размерам на контролируемую деталь.
Устанавливается образцовая деталь, эмитирующая минимальный допустимый размер для контролируемой детали, далее микровинтом нижний контакт подводится к контакту закрепленному на измерительном штоке до момента когда сработает индикаторное устройство(лампочка). Таким же образом производится настройка верхнего предела, соответственно верхний контакт настраивается по образцовой детали, эмитирующей максимальный допустимый размер. Таким образом имеем ПП позволяющий разбить поток контролируемых деталей на 3 группы «брак - » «норма» «брак + ».

34. Индуктивный одинарный ПП, устройство, теория, принцип действия.
Электромагнитные преобразователи.

Принцип действия индуктивных преобразователей основан на функциональной зависимости комплексного сопротивления катушки индуктивности от перемещения отдельных деталей магнитопровода (катушки индуктивности без магнитопроводов-сердечников в устройствах для измерения линейных и угловых размеров в машиностроении, как правило не используют), обычно выполненного из ферромагнитного материала. Комплексное сопротивление катушки индуктивности 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
w - число витков катушки
Zm-полное сопротивление магнитной цепи
lm - длинна магнитопровода

·0 - магнитная проницаемость материала

· - магнитная постоянная
Sm - площадь поперечного сечения магнитопровода
S
· - площадь поперечного сечения воздушного зазора между якорем и сердечником

· - длина воздушного зазора
Pm - потери мощности в магнитопроводе
f - частота
Фm - амплитуда магнитного потока
Дроссельный недифференциальный индуктивный преобразователь.

13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
Возможны два варианта работы преобразователя:
1)
·=var
2)S
·=var

Если принебречь потерями мощности Рм и сопротивлением магнитопровода, которое мало по сравнению с сопротивлением воздушного зазора то выражение для L можно упростить: 13 EMBED Equation.3 1415

Более высокой чувствительностью обладает преобразователь первого типа.

35. Индуктивный дифференциальный ПП, схема включения в трансформаторный измерительный мост, методика настройки.
Диференциальнфй дроссельный преобразователь с переменным
·.

Диапазон измерения 0,1-1,0мм
Мостовые схемы включения индуктивных преобразователей используют либо в режиме неуравновешенного моста, при котором изменение индуктивности преобразователя ведет к пропорциональному изменению выходного напряжения на измерительной диагонали моста, либо в режиме уравновешенного моста. Рассмотрим сначала первый вариант мостовых схем.
Мостовые схемы применяемые при включении дифференциальных преобразователей показаны на рисунке ниже.


36. Виды электромагнитных ПП, условия выбора и применения в схемах приборов и систем.

1. Индуктивные преобразователи
а) дроссельные(переменная площадь или длина зазора)
б) соленоидные
они соответственно могут быть простыми или дифференциальными
2. Взаимоиндуктивные (трнсформаторные)
Также как и в первом случае могут быть с переменной площадью или длиной зазора и соленоидные; простые и дифференциальные.
3. Индукционные преобразователи
Индуктивные измерительные системы получили очень широкое распространение в машиностроении. Их используют для непосредственного измерения линейных размеров с визуальным отсчетом или выводом на цифропечать, для предельного контроля, для контроля отклонений от правильной геометрической формы и т.д.

37. Фотоэлектрические ПП. Виды. Условия выбора. Примеры использования в схемах приборов и систем.
Существует два метода измерения малых перемещений фотоэлектрическим способом. Первый, который иногда называют методом интенсивности, заключается в том что в зависимости от размера детали или ее перемещения перекрывается часть светового потока, идущего от источника света к фотоприемнику, и по току в цепи фотоприемника судят о контролируемом параметре.
Значительно большее распространение получил второй метод измерения малых перемещений фотоэлектрическими устройствами, заключающийся в определении пространственного положения световой неоднородности, связанной с объектом измерения, относительно некоторой фиксированной базовой точки (линии), например, оптической оси объектива. Под световой неоднородностью понимают изображение марки, формируемой автоколлимационной оптической системой, индексной метки, нанесенной на объект измерения, штриха масштабной шкалы, отверстия в детали и т.д. Устройства, в конструкции которых реализован этот способ, обычно называют фотоэлектрическими микроскопами (ФЭМ) и фотоэлектрическими автоколлиматорами (ФЭА).
Классификация:
1.Преобразователи с изменяющейся площадью светового потока:
а)контактные (рис. 1а)
б)безконтактные (рис. 1б)

1-источник света, 2-конденсор, 3-диафрагма, 4-шторки, 5-фотоприемник.
2. Преобразователи, использующие отражающую способность объекта контроля.

3. Преобразователи с изменением угла отражения.

Классификация первичных фотопреобразователей:
1. генераторные фотопреобразоватеи
Принцип действия основан на появлении и изменении тока, при попадании на преобразователь светового потока (селеновые фотоэлементы).
2. параметрические фотопреобразователи
Изменяется величина сопротивления в зависимости от освещенности, а следовательно и тока (фоторезисторы, фотодиоды фототриоды).
Фоторезисторы:
Достоинства: малые габариты, большая чувствительность.
Недостаток: инерционность.
Фотодиоды обладают по сравнению с фоторезисторами большим быстродействием.
Примером использования может служить устройство контроля диаметра проволоки на основе фотоэлектрического преобразователя.

38. Ёмкостные ПП, их виды, преимущества и недостатки, условия выбора, примеры применения в схемах приборов и систем.
Емкостные преобразователи перемещений основаны на зависимости конденсатора от размеров и взаимного расположения его обкладок. Преобразователи бывают простые и дифференциальные.
Общее выражение для емкости преобразователя: 13 EMBED Equation.3 1415

·-диэлектрическая проницаемость среды;
S- площадь пластин;

·- зазор между пластинами.
1) с переменным зазором (
·-var);

2) с переменной площадью (S-var).
S=a*x


Емкостные преобразователи с переменной диэлектрической проницаемостью среды.

Схема емкостного преобразователя для измерения толщины проката.
13 EMBED Equation.3 1415


39. Дифференциальный ёмкостной ПП, схема включения в измерительный мост, методы настройки.
Схемы дифференциальных емкостных преобразователей представлены ниже

В дифференциальных преобразователях имеются два конденсатора, емкости которых при перемещении измерительного стержня изменяются с противоположными знаками. Преимущество таких преобразователей заключается в их более высокой чувствительности, лучшей линейности характеристики и меньшей зависимости от дестабилизирующих факторов (колебаний питающих напряжений, окружающей температуры и т.д.). Однако конструкция дифференциальных преобразователей более сложная. Дифференциальные преобразователи с изменяющимися воздушными зазором и площадью перекрытия пластин показаны на рисунках выше.
Емкостный преобразователь питается от генераторов высокой частоты, поскольку его выходное сопротивление составляет обычно несколько десятков микроом. Это выдвигает особые требования к сопротивлениям изоляции входной цепи измерительной схемы. В качестве последней могут быть использованы схемы мостового включения.













Основным недостатком емкостных преобразователей, ограничивающим их применение, является влияние соединительного кабеля на точность измерения. Емкостные измерительные приборы получили ограниченное распространение, хотя по ряду параметров (например, линейность выходной характеристики) они лучше индуктивных приборов.

40. Пневмоэлектроконтактные ПП, условия выбора, устройство, метрологические характеристики, преимущества и недостатки.












Пневмоэлектроконтактный преобразователь совмещает возможности пневмоприборов (такие как бесконтактный метод контроля) и электроконтактных преобразователей, позволяющих сортировать измеряемые детали по группам сортировки.
На рисунке выше представлен пневмоэлектроконтактный преобразователь на базе сильфона, позволяющий разбивать контролируемые детали на 5 групп сортировки.
Основным недостатком таких преобразователей является необходимость подачи сжатого воздуха, и сложность пневмоаппаратуры.





Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 7321468
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий