Jämförande metod med mått

Inom mätteknik används ofta en metod för att förbättra noggrannheten, som bygger på att man jämför värdet av den uppmätta storheten med värdet av den storhet som återges med ett speciellt mått. I detta fall mäts den olika (differentiella) signalen och eftersom mätningen vanligtvis har ett litet fel säkerställs hög mätnoggrannhet.

Denna metod är grunden för driften av mätbryggor och potentiometrar.

Vanligtvis justeras värdet som återges av måttet, och under mätningsprocessen sätts dess värde exakt lika med värdet på det uppmätta värdet.

Vid mätning av broar används resistanser som ett sådant mått - reokord, med hjälp av vilka motståndet hos värmegivaren balanseras, vilket förändras när objektets temperatur ändras.

En stabil spänningskälla med reglerad utgång används vanligtvis vid mätning av potentiometrar. Under mätningarna, med hjälp av spänningen från en sådan källa, kompenseras EMF som genereras av sensorn. I det här fallet kallas denna mätmetod för kompensation.

I båda fallen är uppgiften för följande enheter (enheter) endast att registrera faktumet att det uppmätta värdet och måttet är lika, därför reduceras kraven för dem avsevärt.

Bestämning av temperatur genom mätning av broar

Som ett exempel, överväga principen för drift av mätbryggan i manuellt läge.

Figur la visar en bryggkrets för att mäta temperaturen Θ för ett visst objekt för att styra OR (eller mäta OI). Grunden för en sådan krets är en sluten krets av fyra motstånd RTC, Rp, Rl, R2, som bildar de så kallade bryggarmarna. Anslutningspunkterna för dessa motstånd kallas hörn (a, b, c, d), och linjerna som förbinder motsatta hörn (a-b, c-d) kallas diagonaler på bryggan. En av diagonalerna (c-d, fig. 1.a) matas med matningsspänning, den andra (a-b) är mätande eller utgående. En sådan krets kallas en brygga, som ger namnet till hela mätanordningen.

RTC-motståndet är en primär temperaturmätningsgivare (termistor) placerad i nära anslutning till mätobjektet (ofta inuti det) och ansluten till mätkretsen med hjälp av ledningar upp till flera meter långa.

Huvudkravet för en sådan termisk omvandlare är det linjära beroendet av dess aktiva motstånd RTC på temperaturen i det erforderliga mätområdet:

där R0 är den nominella resistansen för den termiska omvandlaren vid temperatur Θ0 (vanligtvis Θ0 = 20 ° C):

α — temperaturkoefficient beroende på värmeomvandlarens material.

De mest använda metalltermistorerna TCM (koppar) och TSP (platina), kallas ibland metalltermistorer (MTP).

Det variabla motståndet Rp är högprecisionsreokordet (mätning) som diskuterats ovan och tjänar till att balansera variabeln RTC. Motstånd R1 och R2 kompletterar bryggkretsen. Om deras resistanser är lika R1 = R2, kallas bryggkretsen symmetrisk.

Dessutom visar FIG. 1.a visar en nollanordning (NP) för att fixera balansen på bron och en pil med en skala graderad i grader Celsius.

Ris. 1. Temperaturmätning genom mätning av broar: a) i manuellt läge; b) i automatiskt läge

Det är känt från elektrotekniken att villkoret för balans (jämvikt) för bryggan realiseras när produkten av resistanserna hos bryggans motsatta armar är lika, dvs.

där Rp = Rpl + Rp2 är summan av trådresistanserna; eller för symmetrisk brygga (R1 = R2)

I detta fall finns det ingen spänning i mätdiagonalen och nollanordningen indikerar noll.

När objektets temperatur Θ ändras ändras motståndet hos RTC-sensorn, balansen störs och den måste återställas genom att flytta glidtrådens skjutreglage.

I det här fallet, tillsammans med skjutreglaget, kommer pilen att röra sig längs skalan (de streckade linjerna i fig. 1.a anger den mekaniska kopplingen mellan skjutreglaget och pilen).

Avläsningar görs endast i stunder av jämvikt, varför sådana kretsar och anordningar ofta kallas balanserade mätbryggor.

Den största nackdelen med mätkretsen som visas i fig. 1.a, är förekomsten av ett fel orsakat av motståndet hos ledningarna Rp, vilket kan variera beroende på omgivningstemperaturen.

Detta fel kan elimineras genom att använda en tretrådsmetod för att ansluta sensorn (se figur 1.b).

Dess väsen ligger i det faktum att med hjälp av den tredje tråden flyttas den övre «c» av matningsdiagonalen direkt till det termiska motståndet, och de två återstående ledningarna Rп1 och Rп2 är i olika intilliggande armar, dvs. balanstillståndet för en symmetrisk brygga transformeras enligt följande:

För att helt eliminera felet räcker det alltså att använda samma ledningar (Rp1 = Rp2) när sensorn ansluts till bryggkretsen.

Automatiskt temperaturkontrollsystem

För att implementera det automatiska mätläget (fig. 1b) räcker det att ansluta en faskänslig förstärkare (U) och en reversibel motor (RD) med en växellåda till mätdiagonalen istället för en nollanordning.

Beroende på arten av objektets temperaturförändring kommer taxibanan att flytta RP-reglaget i den ena eller andra riktningen tills balansen är etablerad. Spänningen över a-b diagonalen försvinner och motorn stannar.

Dessutom kommer motorn att flytta indikatorpekaren och skrivaren (PU) om det behövs för att registrera avläsningarna på kartremsan (DL). Grafikfältet drivs med konstant hastighet av en synkronmotor (SM).

Ur automatisk reglerteoris synvinkel är denna mätinstallation ett system för automatisk reglering (SAK) temperatur och tillhör klassen av servosystem med negativ återkoppling.

Återkopplingsfunktionen åstadkommes genom att mekaniskt ansluta motoraxeln RD till registreringen Rp. Börvärdet är TC-termoelementet. I det här fallet utför bryggkretsen två funktioner:

1. jämförande enhet

2.omvandlare (ΔR till ΔU).

Spänningen ΔU är en felsignal

Den reverserande motorn är ett verkställande element, och utgångsvärdet är rörelsen av 1 pil (eller registreringsenhet), eftersom syftet med varje SAC är att tillhandahålla information om det kontrollerade värdet i en form som är lämplig för mänsklig uppfattning.

Den faktiska kretsen för KSM4-mätbryggan (fig. 2) är något mer komplicerad än den som visas i fig. 1.b.

Motstånd R1 är ett ackord — en tråd med högt elektriskt motstånd lindad på en isolerad tråd. Den rörliga motorn glider på glidtråden och över en kopparbuss parallellt med glidtråden.

För att minska påverkan av motorns transienta kontaktresistans på mätningens noggrannhet ingår två delar av glidtråden, separerade från motorn, i olika armar på bryggan.

Syftet med de återstående motstånden:

• R2, R5, R6 — manöver, för att ändra mätgränser eller skalområde,

• R3, R4 — för att ställa in (välja) temperaturen i början av skalan,

• R7, R9, P10 — slutför bryggkretsen;

• R15 — för att justera jämnheten mellan motstånden för trådarna Rп på olika armar på bryggan,

• R8 — för att begränsa termistorströmmen;

• R60 — för att begränsa förstärkarens inström.

Alla motstånd är gjorda av manganintråd.

Bryggan drivs av växelspänning (6,3 V) från en speciell lindning av nättransformatorn.

Förstärkare (U) — faskänslig AC.

Den verkställande reversibla motorn (RD) är en tvåfas induktionsmotor med inbyggd växellåda.

Ris. 2. Schematisk beskrivning av KSM4-enheten i enkanals temperaturmätningsläge.