Принцип работы

Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

[править]Разновидности

В группу приборов измеряющих избыточное давление входят:

Манометры — приборы с измерением от 0,06 до 1000 МПа (Измеряют избыточное давление — положительную разность между абсолютным и барометрическим давлением)

Вакуумметры — приборы измеряющие разряжения (давления ниже атмосферного) (до минус 100 кПа).

Мановакуумметры — манометры измеряющие как избыточное (от 60 до 240000 кПа), так и вакуумметрическое (до минус 100 кПа) давление.

Напоромеры -манометры малых избыточных давлений до 40 кПа

Тягомеры -вакуумметры с пределом до минус 40 кПа

Тягонапоромеры -мановакуумметры с крайними пределами не превышающими ±20 кПа

Данные приведены согласно ГОСТ 2405-88

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливаются в соответствии с общепринятыми стандартами, в связи с этим манометры различных марок заменяют друг друга. При выборе манометра нужно знать: предел измерения, диаметр корпуса, класс точности прибора. Также важны расположение и резьба штуцера. Эти данные одинаковы для всех выпускаемых в нашей стране и Европе приборов.

Также существуют манометры измеряющие абсолютное давление, то есть избыточное давление+атмосферное

Прибор, измеряющий атмосферное давление, называется барометром.

Типы манометров

В зависимости от конструкции, чувствительности элемента различают манометры жидкостные, грузопоршневые, деформационные (с трубчатой пружиной или мембраной). Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Манометр низкого давления(СССР)

[править]Виды манометров

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые(глицеринозаполненые), судовые и эталонные (образцовые).

Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа - максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления - возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

Специальные: кислородные- должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2(кислород); ацетиленовые -не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди; аммиачные-должны быть коррозиестоикими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4) эти приборы служат для проверки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

Железнодорожные: предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.

Самопишушие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.

40.

43. Индукционные тахогенераторы редко применяются как измерительные приборы вследствие больших погрешностей, но они незаменимы в качестве датчиков угловой скорости в системах автоматики.

Рис. 6. Кинематические схемы магнитоиндукционных тахометров: а – с полым цилиндром; б – с диском; 1 – чувствительный элемент; 2 –магнит; 3 – магнитопровод.

К ним относятся магнитоиндукционные тахометры, которые бывают двух типов: с чувствительным элементом в виде тонкостенного электропроводящего полого цилиндра 1 (рис. 6. а), помещенного в зазоре между вращаемым магнитом 2 и магнитопроводом 3, или с чувствительным элементом в виде диска 1 (рис. 6. б), помещенного в зазоре между вращаемыми цилиндрическими магнитами 2. Обычно постоянные магниты вращаются с частотой, пропорциональной измеряемой частоте вращения вала двигателя, а чувствительные элементы (цилиндры и диски) закреплены на самостоятельных осях и могут поворачиваться лишь на некоторый угол, ограниченный спиральной противодействующей пружиной П.

При вращении магнитной системы в теле чувствительного элемента (ЧЭ) за счет магнитной индукции наводится ЭДС, прямо пропорциональная скорости вращения магнита:

Е=k1nm, (3.1)

где k1 - коэффициент, зависящий от индукции магнитного потока, пронизывающего ЧЭ; пм — угловая скорость вращения магнита.

ЭДС, индуцированная в ЧЭ, вызывает появление в нем индукционных токов i, величина которых зависит от ЭДС, вызвавшей их, числа пар полюсов магнита, размеров и материалов ЧЭ. Индукционные токи, в свою очередь, создают магнитное поле. В результате взаимодействия магнитных полей ЧЭ и постоянных магнитов возникает вращающий момент, стремящийся повернуть ЧЭ вслед за вращающимся магнитом. Вращающий момент, действующий на элемент, пропорционален величине индуцированного в нем вихревого тока, а следовательно, и скорости вращения магнита:

44. Электронноимпульсный тахометр - прибор, который показывает частоту вращения (количество оборотов) коленчатого вала двигателя. Он обычно находится на панели приборов, рядом со спидометром.

Принцип действия

Тахометры строятся по нескольким различным принципам:

· преобразование «частота-угол отклонения стрелки» (механические и элетромеханические тахометры);

· подсчет импульсов в течение заданного временного интервала;

· измерение временного интервала между смежными импульсами и вычисление обратной функции.

Применение тахометров

Тахометры нашли широкое применение для контроля частоты вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания практически на всех типах транспортных средств (автомобилях, тракторах, тепловозах, судах, самолётах). Также применяются тахометры для контроля частоты вращения рабочих органов технологических машин.

Кроме того, тахометр может быть использован в качестве счетчика импульсов, например, при подсчете продукции на конвейере, расхода сырья, материалов, времени наработки оборудования, машин и механизмов при испытаниях и обкатке. Подсчет/измерение осуществляется в прямом, обратном или в обоих направлениях. Измеренная величина может быть заранее программно масштабирована в реальные единицы измерения (часы, минуты, метры, шт, упаковки и т. д.). В приборах может быть задействована аварийная сигнализация, сброс и обнуление накопленных значений, защита паролем

45. Частоту вращения можно измерить строботахометрами - приборами, принцип действия которых основан на использовании эффекта, состоящего в том, что при совпадении (или кратности) частоты wi вращающегося объекта и частоты освещающего его света объект воспринимается как неподвижный. Поэтому метка на вращающемся объекте будет освещаться вспышкой света в одном и том же положении «О», т. е. в одинаковой фазе кругового движения.

Если частоту вспышек света несколько уменьшить, то за промежуток времени между вспышками метка совершит кроме целого оборота еще поворот на некоторый небольшой угол. Таким образом, следующая вспышка осветит ее уже в положении, и со временем наблюдателю она будет казаться последовательно переходящей в положения 2, 3 и т. д. с некоторой небольшой частотой, определяемой разностью частот вращения и освещения.

Если частота вращения несколько превышает частоту освещения метки, то каждая последующая вспышка освещает метку в положении, когда она не завершила полного оборота, т. е. в положениях 1, 2 и т. д. Таким образом, наблюдателю метка будет казаться медленно вращающейся с частотой со (в сторону, противоположную ее реальному движению). Описанное явление называют стробоскопической иллюзией и иногда наблюдают на экране телевизора или в кинотеатре.

Обратим внимание еще на одну особенность такой иллюзии: при частоте вспышек, кратных частоте вращения, наблюдателю видно удвоенное (при соотношении частот 2:1), утроенное (при соотношении частот 3:1) и т. д. количество «застывших неподвижно» меток, расположенных на равных друг от друга угловых расстояниях по ходу вращения реальной метки.

Использование стробоскопического эффекта возможно при наличии специальных источников импульсного освещения с регулируемыми характеристиками, называемых стробоскопами.

Основное достоинство строботахометров - отсутствие механического контакта с объектом контроля (ОК), что особенно важно для измерения частоты вращения машин малой мощности и микромашин, так как позволяет производить измерения, не нагружая их.

46. Термометр сопротивления ТС это термометр, как правило, в металлическом или керамическом корпусе, чувствительный элемент которого представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или пленки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Самый популярный тип термометра – платиновый термометр сопротивления, это объясняется высоким температурным коэффициентом платины, ее устойчивостью к окислению и хорошей технологичностью. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры.

Главное преимущество термометров сопротивления – широкий диапазон температур, высокая стабильность, близость характеристики к линейной зависимости, высокая взаимозаменяемость. Пленочные платиновые термометры сопротивления отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Изготавливаются также герметичные чувствительные элементы термометров сопротивления различных размеров, что позволяет их использовать в местах, где важно устанавливать миниатюрный датчик температуры. Недостаток термометров и чувствительных элементов сопротивления – необходимость использования для точных измерений трех- или четырех- проводной схемы включения, т.к. при подключении датчика с помощью двух проводов, их сопротивление включается измеренное сопротивление термометра. Важнейшей технологической проблемой для ТС проволочного типа является герметизация корпуса ЧЭ специальной глазурью, состав глазури должен быть подобран так, чтобы при колебаниях температуры в пределах рабочего диапазона не происходило разрушение герметизирующего слоя.

47. В них используется зависимость от температуры величины термоЭДС, возникающей в месте спая двух разнородных металлов. Комплект одногоэлектрического пирометра включает в себя чувствительный элемент (термопару), измерительное устройство, реагирующее на напряжение термопары, соединительные провода.

Термопара состоит из двух разнородных термоэлектродов, спаянных в точке 1. Данный спай называется концом термопары. Он помещается в ту точку, температуру в которой надо измерить. Точки 2,3 называются холодным или свободным концом. Температура в них одинаковая (Т°). ЭДС, вырабатываемая термопарой, не зависит от геометрических размеров и формы электродов, а также от материала соединительных проводов. ЭДС вырабатываемая термопарой, зависит только от температуры горячего и холодного конца и материала, из которого сделана термопара.

E = f(T, T0); E = e(T) – e(T0); e(T) – термоЭДС, вырабатываемая рабочим спаем при температуре Т горячего конца. e(T0) – термоЭДС, вырабатываемая рабочим спаем при температуре Т0 холодного конца.
Зависимость ЭДС термопары от Т, снятая при температуре свободного конца 0° называется градуировочной кривой. Данная кривая нелинейна, имеет вид

48. Пирометры излучения применяют для измерения высоких температур (от 800°С и более). Пирометры измеряют лучистую энергию, испускаемую нагретым телом в виде волн различной длины. При температурах до 500°С нагретое тело испускает инфракрасные лучи, не воспринимаемые человеческим глазом. При повышении температуры цвет тела меняется от темно-красного до белого и содержит волны всех воспринимаемых глазом длин.

Энергия излучения неодинакова для волн разной длины. Чем выше температура, тем большая доля энергии излучается волнами с меньшей длиной. По принципу действия пирометры разделяются на оптические и радиационные. Работа оптических пирометров основана на сравнении яркости монохроматического излучения объекта измерения и эталонного тела.

В качестве эталонного тела используют раскаленную нить фотометрической лампы накаливания. Сравнивают яркость тела и нити накаливания на фоне излучающего тела через красный светофильтр, пропускающий излучение только определенной длины волны (около 0,65 мкм). Когда яркость нити накаливания будет равна яркости тела, то нить не будет видна да фоне раскаленного тела. Поэтому пирометры такого типа называют пирометрами с исчезающей нитью.

Он представляет собой телескопическую трубку с оптической системой. Наблюдатель направляет пирометр на измеряемый объект так, чтобы в окуляре на фоне раскаленного тела была видна нить фотометрической лампы. Накал нити лампы регулируется реостатом. Цепь лампы, кроме реостата, содержит аккумуляторную батарею. Изменяя ток в фотометрической лампе с помощью реостата, увеличивают накал нити лампы, пока яркость ее свечения не совпадет с яркостью измеряемого объекта. Шкала прибора градуируется в градусах Цельсия.

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излученияобъекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства (сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов (усовершенствованные модели), для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

Применения

Теплоэнергетика — для быстрого и точного контроля температуры на участках не доступных или мало доступных для другого вида измерения.

Электроэнергетика — контроль и пожарная безопасность, эксплуатация объектов (железнодорожный транспорт — контроль температуры букс и ответственных узлов грузовых и пассажирских вагонов).

Лабораторные исследования — при проведении исследований активных веществ в активных средах, а также в тех случаях, при которых контактный метод нарушает чистоту эксперимента (например, тело настолько мало что при измерении контактным методом потеряет существенную часть теплоты, или просто слишком хрупкое для такого типа измерения). Применяется в космонавтике (контроль, опыты)

Строительство — пирометры применяют для определения теплопотерь в зданиях жилого и промышленного назначения, на теплотрассах, для эффективного нахождения прорывов теплоизоляционной оболочки.

Бытовое применение — измерение температуры тела, пищи при приготовлении, и многое другое.

Отдельная большая область применения пиросенсоров - датчики движения в системах охраны зданий. Датчики реагируют на изменение инфракрасного излучения в помещении.

Дата добавления: 2015-06-28