МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів Контакти
Тлумачний словник |
|
|||||||
Тема 13. Електричні манометри та вакуумметри
Дія даних приладів грунтується на прямому чи непрямому перетворенні тиску в електричний параметр, який має з ним функціональний зв’язок. Ці прилади застосовуються головним чином в лабораторній практиці для проведення відповідних досліджень.
-Манометрелектричногоопору Дія приладу грунтується на зміні електричного опору провідника (одношарова котушка діаметром порядка 8 мм намотана, наприклад, манганіновим проводом, діаметром 0,05мм, електричний опір якої становить 180…200 Ом) під дією зовнішнього надлишкового тиску. Якщо позначити електричний опір провідника (котушки) через R , тиск через p а зміну опору через ∆R , то можна записати ∆ =R kRp , (13.1) де k - п’єзокоефіцієнт, величина якого залежить від матеріалу (для манганіна він знаходиться в межах ( 2,0...2,5 10) −7 м Н2/ ). З (13.1) видно, що / ( ) p = ∆R kR . (13.2) Для вимірювання опору можна застосувати будь-який вимірювач електричних опорів, наприклад, електронний зрівноважений міст (див. рис. 13.1). Іншим чутливим елементом манометра електричного опору є комбінований перетворювач з мембранами (рис.12.6 і рис.12.7) та тензорезисторного перетворювача (рис. 13.1). При вимірюванні тиску можна також користуватись формулою (13.2). Опір R тензорезисторного перетворювача при температурі 200C звичайно становить 80…600 Ом. Електрична вимірювальна схема в цьому випадку аналогічна попередній (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Вимірювальна схема тензорезистивного манометра
На рис. 13.1 деформація вимірювальної мембрани під дією зовнішнього тиску p призводить до деформації тензорезисторного перетворювача R1, який увімкнено в одне з плечей вимірювального мосту. В інші плечі увімкнено постійні резистори R2, R3та R4. В результаті цього відбувається розбаланс вимірювального мосту, який перетворюється електронним блоком в уніфікований вихідний електричний сигнал що надсилається до вторинного вимірювального приладу манометра. До переваг тензорезистивних перетворювачів відноситься лінійність характеристики ( ) R = f p та незначна інерційність, до недоліків - мала чутливість і залежність від температури. - Ємнісніманометри Схема вимірювального перетворювача тиску, яка оснащена мембраною та ємнісним перетворювачем наведена на рис.13.2.
Рис. 13.2. Схема ємнісного перетворювача тиску
Вимірюваний тиск сприймається металевою мембраною 1, яка є рухомим електродом ємнісного перетворюючого елемента. Нерухомий електрод 2 ізолюється від корпусу з допомогою ізоляторів. Залежність ємності C перетворювального елемента від переміщення ä визначається з (1.3). Для перетворення C = f ( ) в сигнал вимірювальної інформації звичайно використовують вимірювальні мости змінного струму (високочастотні) або резонансні LC -контури. Ємнісні манометри застосовують для вимірювання тиску до 120 МПа. Товщина мембрани дорівнює 0,05…1 мм. Основна похибка вимірювання становить ± (0, 2...5,0 %)
-П’єзоелектричніманометри В основу дії цих перетворювачів покладено перетворення вимірюваного тиску в силу за допомогою деформаційного чутливого елемента і подальшого перетворення цієї сили в сигнал вимірюваної інформації п’єзоелектричним перетворювачем (див. п.4, стор.12). На рис. 13.3 показано схему п’єзоелектричного перетворювача тиску в п’єзоелектричному манометрі.
Рис. 13.3. Схема п’єзоелектричного перетворювача тиску
Вимірюваний тиск p перетворюється мембраною 4 в силу, яка викликає стискання стовпчиків кварцевих пластин 2, діаметром 5 мм і товщиною 1 мм. Електричний заряд Q , що виникає, через виводи 1 подається на електронний підсилювач 5. Величина заряду Q зв’язана з вимірюваним тиском p залежністю Q kFp , (13.3) де k - п’єзоелектричний коефіцієнт (для кварца k = 2,1 10−12 Кл Н/ ); F - ефективна площа мембрани. Для зменшення інерційності перетворювача, об’єм камери 3 максимально зменшують. Оскільки частота власних коливань системи «мембрана- кварцеві пластини» складає десятки кілогерц, то вимірювальні перетворювачі цього типу мають високі динамічні характеристики, що обумовлює їх широке застосування при контролі тиску в системах з швидкоплинними процесами. Межа вимірювання тиску такими манометрами становить 2,5…100,0 МПа. Клас точності 1.5; 2,0. У зв’язку з витоком заряда з кварцевих пластин вимірювальні засоби такого типу не використовують для вимірювання статичних тисків.
-Теплопровідніманометри При низьких тисках, коли довжина вільного пробігу молекул співмірна з геометричними розмірами системи, теплопровідність газу залежить від тиску. Цю залежність використовують в теплопровідних манометрах, які застосовують для вимірювання тиску газів в межах від 0,0133 до 1333 Па. Манометр складається з нагрівача і термометра (терморезистивного чи термоелектричного), який поміщено у посудину, де контролюється тиск. На рис.13.4 наведено схему теплопровідного манометра низького тиску з терморезистором, який увімкнено у мостову схему.
Рис. 13.4. Схема теплопровідного манометра з терморезистором
В два плеча мостової схеми увімкнено металеві або напівпровідникові терморезистори Rtі RK, які нагріваються електричним струмом, а в інші плечі – постійні резистори R1і R2. Резистор Rtзнаходиться у вимірюваному середовищі. Резистор RKвиконує роль температурного компенсатора і запаяний у балон. З зміною тиску газу змінюється його теплопровідність, що призводить до зміни електричного опору Rt, а звідси до розбалансу вимірювального мосту. В манометрах з термоелектричним термометром (рис.13.5) вимірюється не опір, а температура провідника. Температуру вимірюють термоелектричним термометром, термо-ЕРС якого є функцією вимірюваного тиску.
Рис. 13.5. Схема манометра з термоелектричним термометром
Манометр (рис. 13.5) складається з нагрівача 1 та термоелектричного термометра 2, що вимірює його температуру. Елемент нагрівається від джерела струму 3, термо- ЕРС термопари вимірюється мілівольтметром 4. Елемент 1 нагрівається до температури порядка 2000C . Теплопровідні манометри градуюються по відповідному газу, для якого вони призначені.
-Іонізаційнівакуумметриіманометри Іонізаційні вакуумметри з розжареним катодом призначені для вимірювання вакууму в межах від 133,3 до 133,3 10−5 МПа. Дія вакуумметра грунтується на іонізації молекул газу потоком електронів, які випускає розжарений катод або радіоактивна речовина. В першому випадку перетворювачем є триелектродна манометрична лампа, балон 1 якої з’єднано з вимірюваним середовищем (рис. 13.6).
Рис. 13.6. Схема іонізаційного вакуумметра
В балоні знаходиться вольфрамова нитка (катод) 2, сітка 3 і анод-коллектор 4. Електрони, що вилітають з катоду, притягуються позитивно зарядженим анодом. В залежності від тиску p газу, електрони на своєму шляху іонізують більше чи менше число молекул. Іони збираються колектором і створюють струм, сила IK якого пропорційна силі анодного струму Iaі тиску газу I = kI p . (13.4) K a де k - коефіцієнт пропорційності, який залежить від геометричних розмірів перетворювача і складу газу. В іншому випадку при незначних вимірюваних тисках і невеликих розмірах радіаційних манометрів ефективніше застосовувати á -випромінювання, яке характеризується найвищою іонізаційною здатністюна 1 см довжини пробігу частинки. Принципова схема приладу для вимірювання тиску газу з радіоізотопним іонізатором, який розміщено всередині камери, наведено на рис. 13.7.
Рис. 13.7. Схема á - іонізаційного манометра 1 – іонізаційна камера; 2 – радіоактивний ізотоп (випромінювач); 3 – колектор іонів; 4 і 5 – екрани; 6 – подільник; 7 – вимірювальний прилад
Якщо розміри іонізаційної камери менші довжини пробігу á -часток, то сила іонізаційного струму Iiна від’ємно зарядженому колекторі буде лінійною функцією тиску p Ii= kp , (13.5) де k - постійна приладу. Для зменшення впливу зовнішніх чинників іонізаційні камери монтуються в одному корпусі з першим каскадом електронного підсилювача. В якості випромінювача можуть бути ізотопи радія, торія, полонія тощо.
Змістовий модуль 5. Вимірювання кількості та витрат
Читайте також:
|
||||||||
|