Датчики и приборы для их регистрации

СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ

Контрольные вопросы к разделу 11

1. Сколько и какие степени точности установлены на зубчатые колеса?

2. Перечислите виды норм точности и что они характеризуют?

3. Какие нормы бокового зазора установлены в зубчатом зацеплении?

4. Для чего необходим боковой зазор в зубчатом зацеплении и чем он обеспечивается?

5. Приведите примеры обозначения точности зубчатых колес и передач.

6. Что такое радиальное биение зубчатого венца и как оно проверяется?

7. Что называется колебанием длины общей нормали?

8. Приведите характеристики микрометрического нормалемера и штангензубомера.

9.Как измерить кинематическую погрешность зубчатого колеса?

10. Какими приборами можно измерить колебание длины общей нормали?

11. Назначение и принцип работы межцентромера.

12. Как определяется циклическая погрешность зубчатого колеса?

13. Как измерить отклонение шага зацепления?

14. Какими приборами измеряют отклонение окружного шага?

15. Какие методы измерения отклонения профиля зуба Вы знаете?

16. Как измеряют суммарное пятно контакта?

17. Какие средства для проверки норм бокового зазора Вы знаете?

Датчики электродистанционной аппаратуры могут быть разделены на два класса: генераторные (или энергетические) и параметрические. К генераторным относятся датчики с непосредственным преобразованием механических колебаний в электрические, к параметрическим – датчики, в которых механические колебания модулируют электрические синусоидальные колебания или постоянный ток, создаваемые в аппаратуре независимо от вибрации.

Параметрические системы выгоднее в энергетическом отношении, они часто даже не требуют усилителя, их целесообразно применять в качестве акселерометрических датчиков для записи низкочастотных колебаний. Генераторные системы имеют то преимущество, что они могут быть сделаны стабильнее и выполнены по более простой схеме.

Для практики более важное значение имеет такой признак классификации как физическое явление, положенное в основу данного метода преобразования механических колебаний в электрические.

Емкостный датчик (рис. 12.1). Его действие основано на изменении взаиморасположения пластин, образующих конденсатор или на изменении средней диэлектрической проницаемости. Благодаря этим изменениям емкости в зависимости от используемой схемы в ней могут происходить различные процессы: изменяться разность потенциалов, изменяться емкостное сопротивление, изменяться частота генерируемых колебаний и др.

h1

··

Рис. 12.1. Схема емкостного датчика

Такие чувствительные датчики ненадёжны в эксплуатации, требуют применения сложной аппаратуры, особых мер предосторожности. Поэтому они в технике используются мало, но с успехом применяются при физических исследованиях.

Проволочные датчики сопротивления (тензометрические датчики). Проволочные датчики применяются главным образом при тензометрировании, для чего они оформляются в виде так называемых тензоэлементов – вытянутых петель из проволоки, наклеиваемой на бумажную полосу (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Проволочный датчик (тензоэлемент):

1-тонкая проволока, 2- бумажная подложка, 3- выводы

Деформация детали, передаваясь вдоль петель проволоки, вызывает изменение омического сопротивления, что и регистрируется прибором, включенным в электрическую схему. Достоинства таких датчиков: простота конструкции, малые габариты, дешевизна. Недостаток: чувствительность к изменению температуры внешней среды.

Пьезоэлектрические датчики. Их действие основано на использовании прямого и обратного пьезоэффекта.

Прямой пьезоэффект заключается в том, что некоторые вещества с кристаллической структурой при действии механических сил могут возникать электрические заряды.

Помещение тех же кристаллов во внешнее электрическое поле вызывает смещение положительных и отрицательных токов, что ведет к деформации кристалла. В этом и состоит обратный пьезоэффект (кварц, турмалин, сегнетоэлектрики).

При действии на пластину среза кварца растягивающей силы вдоль оси Х, на перпендикулярных к этой оси гранях появляются равные и противоположные по знаку заряды.

При изменении растяжения на сжатие знаки зарядов меняются на противоположные.

Достоинства пьезоэлектрических датчиков:

широкие диапазоны измерений;

малые габариты и вес;

дешевизна и простота изготовления;

устойчивость к изменению условий внешней среды.

Недостатки пьезоэлектрических датчиков:

трудности при необходимости использования провода различной длины из-за изменения емкости и утечек, что нарушает калибровку аппаратуры;

относительно слабый уровень электрического сигнала снимаемого с пьезоэлемента;

некоторое изменение чувствительности от времени (процесс старения).

Индуктивные датчики (рис. 12.3). Железный якорь служит инерционным элементом датчика, в корпус которого посажен железный сердечник с катушкой, питаемой переменным током. При вибрации одновременно с изменением воздушного зазора и вызываемым этим изменением индуктивности в электрической цепи происходят изменения тока, воспринимаемого осциллографом.

Индуктивные датчики могут конструироваться как с изменяющимся воздушным зазором, так и с подвижным железным сердечником. Датчики с подвижным железным сердечником особенно пригодны для больших ходов, т.к. в них меньше сказывается нелинейность зависимости изменения индуктивности от хода якоря.

Характерной чертой индуктивных датчиков является ограниченность частотного диапазона сверху. Снизу диапазон не ограничен.

Индуктивные датчики являются наиболее употребительным.

Недостатки индуктивных датчиков.

влияние емкости подводящих токов на чувствительность;

влияние на чувствительность несущей частоты;

малый участок линейности амплитудной характеристики.

12.3. Схема индуктивного датчика

Усилители. Большинство существующих вибродатчиков не в состоянии развить сигнал, достаточный для непосредственного приведения в действие измерительных и регистрирующих устройств. По этому для этих целей используют усилители.

Введение в схему усилителя не только сохраняет хорошие эксплуатационные свойства датчиков, но во многих случаях улучшает их и даже открывает новые возможности, такие например как: подавление помех с помощью отрицательной обратной связи, исправление частотной характеристики и др. Наиболее употребительные усилители на сопротивлениях. Такие усилители дают возможность получать большое постоянное усилие в диапазоне частот от 1-2 до нескольких тысяч герц.

Если аппаратура предназначена для измерения вибрации начиная с частоты 5-10 Гц, то вполне оправдано применение усилителей на трансформаторах с трансформаторным выходом на регистрирующие устройства.

Для усиления очень низких частот применяются усилители постоянного тока. К недостаткам таких усилителей относятся заметное влияние на постоянство усиления даже малой нестабильности питания.

Наиболее широкое распространение получают усилители с полупроводниковыми элементами – транзисторами.

Достоинства: долговечность, компактность, надежность.

Недостатки: затруднение при усилении низких частот, зависимость характеристик от перепада температур.

Осциллографы. Осциллографы, как самостоятельные приборы, выпускают двух типов: световые (шлейфовые)осциллографы и электронные осциллографы.

Световой (шлейфовый)осциллограф является основным и наиболее универсальным прибором для записи вибрации (рис. 12.4).

Рис. 12.4. Схема шлейфового осциллографа

Через проволочную петельку 1, находящуюся в поле сильного постоянного магнита 2, пропускается исследуемый ток, который взаимодействия с магнитным полем создает момент силы относительно точки упругого закрепления 4 петли и закручивает ее. Приклеенное к петле легкое зеркальце 3 отбрасывает луч света на равномерно вращающийся барабан 5 или движущуюся ленту, на которой получается в некотором масштабе запись тока в функции от времени.

Шлейфом называется как сама проволочная петелька, так и все устройство ее подвеса вместе с зеркальцем.

Электронный осциллограф служит главным образом для лабораторных исследований и наладки аппаратуры. След светового пятна от электронного луча трубки наблюдается на ее экране. При регистрации нестационарных процессов удобны трубки с послесвечением.

Современный электронный осциллограф является весьма универсальным прибором, при помощи которого можно производить различные измерения и наблюдения.

Дата добавления: 2014-11-29