Понятие измерительного преобразования.

Федеральное агентство по образованию

^{________________}

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. Губкина (НИУ)

Кафедра геофизических информационных систем

РЕФЕРАТ ПО МЕТРОЛОГИИ
(стандартизации, сертификации)

«Схемы соединения измерительных преобразователей (последовательная, параллельная, мостовая). Метод прямого преобразования»

Выполнил: Большаков Максим _______

Подпись

Проверил: доцент Олег Васильевич Горбатюк _______

аспирант Иван Сергеевич Дешененков Подпись

Сдан на проверку ________

Дата защиты ________ Оценка _________

Москва – 2012

Аннотация

Данная работа представляет собой реферат по курсу «Метрология, стандартизация, сертификация» на тему: «Схемы соединения измерительных преобразователей (последовательная, параллельная, мостовая). Метод прямого преобразования»

Объём данной работы – двенадцать страниц машинописного текста. Реферат содержит в себе пять иллюстраций. В списке литературы представлены две книги.

В реферате дается понятие о измерительных преобразованиях. Показаны схемы соединения измерительных преобразователей. А так же рассказывается о методе прямого преобразования.

Содержание

Оглавление

Аннотация. 2

Содержание. 3

Схемы соединения измерительных преобразователей (последовательная, параллельная, мостовая). 4

Метод прямого преобразования. 10

Вывод. 11

Список использованной литературы.. 12

Схемы соединения измерительных преобразователей (последовательная, параллельная, мостовая).

Понятие измерительного преобразования.

Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной.

Измерительный преобразователь – это техническое устройство, построенное на определенном физическом принципе действия, выполняющее одно частное измерительное преобразование.

Понятие «измерительный преобразователь» значительно более узкое, более конкретное, чем понятие «измерительное преобразование», так как одно и тоже измерительное преобразование может выполняться целым рядом различных по принципу действия измерительных преобразователей.

Так, например, измерительное преобразование температуры ϴ в механическое перемещение ∆l может быть выполнено целым рядом различных конкретных измерительных преобразователей, показанных на рис. 1. Это может быть ртутный термометр (рис. 1, а) или биметаллический элемент (рис. 1, б), представляющий собой пластину, спаянную из двух материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения ἀ₁ и ἀ₂ и изгибающуюся при изменении температуры. И, наконец, это же преобразование может быть выполнено термопарой ТП, преобразующей температуру ϴ в э.д.с. Е, и милливольтметром, преобразующим Е в ∆l (рис.1, в). Поэтому указание измерительного преобразования отвечает лишь на вопрос, что и во что нужно преобразовать, т.е. только ставит задачу преобразования, а указание конкретных измерительных преобразователей отвечает на вопрос о том, как это физически предполагается выполнить.

Рис.1. Измерительные преобразователи. а - ртутный термометр, б - биметаллический элемент, в – термопара (ТП).

Метод измерений, т.е. совокупность отдельных измерительных преобразований, необходимых для восприятия информации о размере измеряемой величины и преобразования ее в такую форму, которая необходима получателю информации, т.е. человеку или машине, наиболее кратко и наглядно можно изобразить в виде структурной схемы измерительного устройства, т.е. в виде схематического изображения совокупности измерительных преобразователей, осуществляющих все необходимые измерительные преобразования.

Измерительные цепи приборов прямого преобразования делят на две группы – активные цепи для работы с генераторными преобразователями и пассивные цепи для работы с параметрическими преобразователями. Последняя группа включает в себя три вида цепей: цепи последовательного включения параметрических преобразователей; цепи в виде делителей (тока, напряжения, светового, теплового, магнитного, акустического и других потоков); цепи в виде неравновесных мостов (электрических, магнитных, оптических и др.).

В геофизической практике метод прямого преобразования применяют в первичных измерительных резистивных преобразователях скважинных приборов: термометров, каверномеров и др.

Последовательное включение резистивного преобразователя рассмотрим на примере измерения сопротивления заземления R_A электрода А (рис. 2). Измерительная цепь состоит из последовательного соединения источника напряжения Е, резистора R_p для регулировки тока и миллиамперметра.

Рис. 2. Последовательное включение резистивного преобразователя рассмотрим на примере измерения сопротивления заземления R_A электрода А

Делительнапряжения позволяет снимать заданную часть от имеющегося постоянного или переменного напряжения. Делитель представляет собой электрическую цепь, состоящую из источника напряжения и ряда резисторов (конденсатора, катушек индуктивности), в точках соединения которых напряжение делится в заданном соотношении. Устройство, которое принимает результирующее напряжение, подсоединяется к одному из участков цепи параллельно. Схема резистивного делителя с подсоединенным к нему милливольтметром представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема резистивного делителя с подсоединенным к нему милливольтметром.

Неравновесные мосты.Основная идея построения неравновесных мостовых цепей состоит в исходной компенсации начального значения выходного сигнала, чтобы при входной величине, равной нулю, он был также равен нулю. Для этого к делителю R₁, R₂ , содержащему преобразователь R_x=R₁ (рис. 4), добавляется ещё один делитель R₃, R₄, так, чтобы напряжение ∆U на вольтметре в исходном положении отсутствовало.

Цепь неравновесного моста имеет больше возможностей, чем цепь в виде делителя, так как первичный резистивный ИП может быть включен в одно, два либо четыре плеча. Подключение ИП в смежные плечи позволяет устранить помехи. При измерении натяжения кабеля тензочувствительным ИП (рис. 4) R_p,t таким способом устранено влияние температуры R_t.

Для повышения чувствительности мостовых схем применяют два одинаковых чувствительных элемента R₁ и R₃, или две пары чувствительных элементов R₁,R₃ и R₂,R₄ , причем вторая пара должна иметь противоположную по знаку чувствительность.

Рис. 4. Схема соединения неравновесного моста.

Потенциометрическоевключение измерительных преобразователей представляет собой дифференциальное включение делителя R_д (рис. 5.) , причем две его половины R₁ и R₂ изменяются на одну и ту же величину ∆R, но различного знака, т.е. первая R₁+∆R, а вторая соответственно получает приращение обратного знака R₂-∆R. В этом случае сила тока I принципиально может быть установлена постоянной, так как сопротивление токовой цепи не изменяется при изменении сопротивления R_д. При бесконечно большом входном сопротивлении вольтметра функция преобразования линейная.

Потенциометрическое измерение ∆R основано на использовании закона Ома, измеряют две величины: напряжение и ток, поэтому метод измерения называется методом «вольтметра и амперметра».

Рис. 5. Потенциометрическая схема соединения.