Материал: 1827
2.4.4. Емкостные преобразователи
Емкостным преобразователем (рис. 22) является плоский кон-
денсатор, емкость которого изменяется с изменением измеряемой не- |
||||||
С |
|
|
|
|
||
электрической величины. Приборы с емкостными преобразователями |
||||||
используются для измерения малых перемещений или других меха- |
||||||
ническ х вел ч н (силы, давления), вызывающих перемещение под- |
||||||
обкладки относительно неподвижной [2,3]. |
|
|
|
|||
вижной |
|
|
|
|
||
|
б |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 22. Емкостный преобразователь трансформаторного типа: |
|
||||
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
1 – подвижная обкладка; 2 – неподвижная обкладка |
|
|||
При воздействии механической силы P подвижная обкладка 1 |
||||||
перемещается и емкость конденсатора изменяется. |
|
|
|
|||
|
|
|
И |
|
||
Изменение емкости функционально связано с приложенным |
||||||
усилием |
|
|
|
|
|
|
|
|
С = f (P). |
|
|
(13) |
|
|
|
|
И |
|||
|
2.4.5. Пьезоэлектрические преобразователи |
|
||||
Пьезоэлектрические приборы используют явления пьезоэффекта. Различают прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты. Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на поверхности некоторых диэлектриков и электрической поляризации внутри них под влиянием механических напряжений или деформаций. При снятии механического напряжения электрическая поляризация диэлектрика исчезает. Подобные диэлектрики называют пьезоэлектриками.
36
Обратный пьезоэффект заключается в том, что в пьезоэлектриках, помещенных в электрическое поле, возникают деформации. Наиболее сильно пьезоэлектрический эффект выражен у сегнетоэлектриков.
егнетоэлектрики – некоторые кристаллические вещества и по- Сляризованные керамики, обладающие аномально высокой диэлектрической проницаемостью и аномально сильным пьезоэлектрическим эффектом. Напр мер, сегнетова соль, титанат бария и фосфат аммо-
ния. На большее применение нашел кварц (SiO2), так как у него пье- |
||
ми |
||
зоэлектр |
ческ е свойства сочетаются с высокой механической проч- |
|
ностью |
высок |
изоляционными качествами, а также независимо- |
стью пьезоэлектр ческой характеристики от температуры в широких пределах. В кр сталлах кварца различают оси X и Y.
Измеряемое давление Р действует на мембрану 1 (рис. 23). |
|||
Кварцевые пласт ны 2 зажаты между металлическими прокладками |
|||
3. Средняя прокладка 3 соединена с выводом 4, проходящим через |
|||
А |
|
|
|
втулку 5 из изоляционного материала. Крышка 6 соединяется с кор- |
|||
пусом ибчерез шар 7 передает давление пластинам, благодаря чему |
|||
измеряемое давление распределяется по поверхности кварцевых пла- |
|||
стин равномерно. Кварцевые пластины расположены так, что в цепь |
|||
|
Д |
|
|
прибора подается отрицательный потенциал. |
|
|
|
|
P |
6 |
|
|
7 |
|
|
|
И4 |
||
|
|
2 |
5 |
3 |
|
И |
|
|
1 |
||
|
|
|
|
Рис. 23. Пьезоэлектрический преобразователь:
1 – мембрана; 2 – кварцевая пластина; 3 – прокладка; 4 – вывод; 5 – втулка; 6 – крышка; 7 – шарик
Величина сигнала пьезоэлектрического датчика линейно зависит от давления. Данные датчики отличаются малыми габаритами,
37
стабильностью работы и простотой эксплуатации. Сигнал после усиления возможно регистрировать всеми типами электронных записывающих устройств.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ |
|
С |
|
Перед началом работы на стенде необходимо: |
|
1) |
ознаком ться с устройством и принципом работы стенда; |
2) |
зуч ть правила и последовательность обращения с оборудо- |
ходимого |
|
ванием стенда; |
|
3) |
провер ть наличие масла и возможность обеспечения необ- |
1) |
давлен я в системе пресса; |
броситьс давление в гидропрессе до нуля; |
|
4) |
при нео ходимости подключить питание датчика давления и |
провер |
ть его ра оту; |
Выполн ть ра оту в соответствии с заданием № 1 или № 2 с за- |
|
несен ем результатов измерений в таблицу. |
|
|
А |
По окончании замеров: |
|
2) |
отключить питание датчика давления; |
3) |
занести результаты измерения в таблицу, обработать резуль- |
|
ЗАДАНИЕ№ 1 |
таты измерения и выполнить необходимые вычисления; |
|
4) |
построить необходимые для выполнения задания зависимо- |
сти; |
|
5) |
сформулировать выводы по работе и оформить отчёт. |
|
И |
|
Проверка пружинного манометра |
|
И |
|
с помощью поршневого манометра |
Проверка пружинного манометра проводится на прессе с образцовым поршневым манометром. Проверяемый манометр устанавливается на стенд по проверке манометров.
С помощью винтового пресса повышается давление и через каждые 5 кгс/см2 записываются показания пружинного манометра. То же проделывается и при понижении давления, после чего определяется абсолютная и относительная погрешности показаний проверяемого манометра.
Показания регулируются в протоколе испытаний (табл. 4).
38
После выполнения расчетов построить графические зависимости абсолютной (∆P) и относительной ( ) погрешностей приборов от давления в исследуемой системе (рис. 24): ∆P= f (P0); = f (P0).
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
||||||||
|
|
|
Протокол испытаний |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Показан я |
|
|
Показания |
|
|
|
Относительная по- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
грешность, %, |
|||||||||||||
|
образцового |
|
|
|
Абсолютная |
||||||||||||||
|
|
проверяемого |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
поршневого |
|
|
погрешность, |
|
| P - P | |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
||||||||||
|
|
|
манометра |
|
|
1 |
|
0 |
|
||||||||||
|
манометра |
|
|
∆Pпр=|P1 - P0| |
|
P0 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
Р1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Р0 , МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
б |
|
при |
при |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
повыше- |
пониже- |
при |
|
|
|
|
при |
||
|
|
|
|
повышении |
понижении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
прикгс/см2 МПа |
давления |
|
нии |
нии дав- |
повыше- |
|
пониже- |
|||||||||||
|
|
|
|
давления |
|
|
давления |
ления |
нии давле- |
|
|
|
нии |
||||||
|
|
|
|
кгс/см2 |
МПа |
кгс/см2 |
МПа |
|
МПа |
МПа |
ния |
|
|
давления |
|||||
|
1 |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆P, |
|
|
|
|
|
|
|
|
δ, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 24. Графические зависимости абсолютнойИи относительной погрешностей давления в поршневом манометре
P, МПа |
P, МПа |
|
39
|
ЗАДАНИЕ № 2 |
С |
Тарировка реостатного датчика давления |
по образцовому манометру |
|
|
|
Для тарировки реостатный датчик ставят на пресс. При помощи |
|
вент ля 6 отключается поршневой манометр. Вентили образцового |
|
пруж нного манометра и реостатного датчика открываются. Повыша- основанииется давлен е с помощью скальчатого пресса 3, и через каждые
1 МПа зап сывают показания образцового манометра и реостатного
датч ка давлен я, затем то же самое проделывается и при понижении |
|||||||
б |
|
|
|
|
|
||
давлен я. Полученные |
результаты заносят в таблицу протокола |
||||||
(табл. 5), на |
|
этих результатов строят тарировочный гра- |
|||||
фик. Пруж нный манометр при этом принимают за эталонный. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
|
|
Протокол испытаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания приборов |
|
|
|
||
|
|
|
Реостатный датчик, мА |
|
|
||
10 |
|
Д |
|
|
|||
Образцовый |
при повышении давления |
при понижении давления |
|||||
манометр, |
А |
|
|
|
|
||
Р0, МПа |
1 – й |
2 – й |
3 – й |
1 – й |
|
2 – й |
3 – й |
|
замер |
замер |
замер |
замер |
замер |
замер |
|
0 |
|
|
И |
|
|||
5 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
1.Устройство и принцип действия жидкостныхИприборов для измерения давления.
2.Устройство и принцип действия пружинных приборов для измерения давления.
3.Устройство и принцип действия поршневого манометра.
4.Назначение и принцип действия преобразователей давления
вэлектрические величины.
40