книги / Метрология, стандартизация и сертификация. Методы и средства измерения физических величин

питания должна быть больше верхней измеряемой частоты. Индуктивные ИП могут применяться при высокотемпературных измерениях. При этом используются жаростойкие материалы и катушки из нихрома с малым температурным коэффициентом провода (преобразователи ЦКТИ).

Технические характеристики некоторых типов отечественных и за­ рубежных индуктивных вибропреобразователей перемещения (вибромет­ ров) приведены в табл. 7.9.

7.4. Вихретоковые преобразователи

Измерение вибрации методом вихревых токов основано на регистра­ ции изменений электромагнитного поля в зависимости от зазора между возбуждающей вихревые токи электрической катушкой и электропрово­ дящей поверхностью изделия. На интенсивность и характер распределения вихревых токов, возбуждаемых на поверхности объекта, кроме контроли­ руемого зазора существенное влияние оказывает толщина токопроводяще­

го слоя, магнитная проводимость материала. Как известно, глубина про­ никновения магнитной волны в материал определяется формулой

где z0.05 ~ глубина проникновения поля (на этой глубине поле уменьшается

до 5 %);

о- частота поля;

р- магнитная проницаемость материала объекта;

у- электрическая проводимость материала объекта.

На низких частотах (50 Гц) для меди и алюминия значение г0,о5 со­

ставляет около 10 мм, на высоких частотах (500 кГц) глубина проникнове­ ния уменьшается до 0,1 мм. Как правило, частота тока питания вихретоко­ вых ИП больше 300 кГц.

Метод контроля вибраций с помощью вихревых токов обладает су­ щественными преимуществами. Он является практически безынерцион­ ным; пределы измерения частот вибраций лежат в диапазоне от нуля до сотен килогерц. Диапазон измерения амплитуд вибраций находится в пре­ делах 10’9 - 10‘3 м. Метод позволяет проводить контроль при удалении ИП от регистраторов на сотни метров. Вихретоковые ИП имеют малое внут­ реннее сопротивление, нечувствительны к вибрациям поперечного направ­ ления и могут градуироваться статическим путем; не требуют применения калибровочных стендов и образцовой измерительной аппаратуры. Они по­ зволяют одновременно регистрировать вибрационные и статические пере­ мещения объектов путем измерения переменной и постоянной составляю-

шей выходного сигнала. Максимальная погрешность при записи и анализе виброграмм не превышает 10 %.

Конструктивно вихретоковые ИП представляют собой накладные ка­ тушки индуктивности, намотанные на торцевой части цилиндрического нетокопроводяшего каркаса. Катушки могут быть различными по высоте и длине намотки; однообмоточными, двухобмоточными и трехобмоточными дифференциальными. На каркасе можно располагать и другие элементы резонансного контура, а также детектор, что позволяет устранить влияние длины кабеля на чувствительность ИП. Двухобмоточные ИП благодаря со­ гласованию их выходного сопротивления с параметрами линии можно удалять от измерительной схемы на расстояние до 100 м. Дифференциаль­ ные ИП позволяют повысить чувствительность, стабильность и улучшить линейность выходной характеристики.

Широкое распространение получили вихретоковые виброметры с частотной или амплитудной модуляцией высокочастотного сигнала гене­ ратора измеряемым низкочастотным сигналом от вибросмещений объекта контроля.

Преобразователь виброметра с частотной модуляцией представляет собой катушку, включенную в контур автогенератора. При изменении за­ зора между поверхностью объекта и катушкой частота сигнала генератора меняется пропорционально вносимой индуктивности; далее выходной сиг­ нал генератора усиливается и поступает на ограничитель, устраняющий паразитную амплитудную модуляцию. Затем сигнал поступает на частот­ ный дискриминатор, в котором выделяется постоянная составляющая час­ тоты генератора (характеризующая зазор) и низкочастотная составляющая, которая далее усиливается и поступает на регистратор (осциллограф, маг­ нитограф, ЭВМ и т.д.).

В виброметрах с амплитудной модуляцией электрическая катушка служит индуктивностью резонансного контура, слабо связанного с буфер­ ным усилителем мощности, через который на ИП подается сигнал от гене­ ратора высокой частоты. Индуктивность и добротность контура изменяют­ ся при изменении зазора между преобразователем и поверхностью объек­ та. Для улучшения линейности с резонансными амплитудными измери­ тельными схемами увеличивают диаметр катушки и число витков, умень­ шают добротность контура.

По схеме с частотной модуляцией разработаны приборы типа ИЛП-2, УБВ-2 и др., а по схеме с амплитудной модуляцией - ТВВ-1, ТВВ- 2, ТВВ-3 и др. С накладным дифференциальным вихретоковым ИП рабо­ тает виброметр ВВ-10Н. Прибор позволяет проводить измерения при из­ менении зазора в диапазоне 1 - 5 мм; диапазон измеряемых амплитуд виброперемещений 0,005 - 2 мм; диапазон частот 20 - 10000 Гц. В комплекте прибора имеется механизм статической градуировки с микрометрическим винтом.

сти

8.1. Промышленные термометры сопротивления

Промышленные термометры сопротивления выпускаются в соответ­ ствии с ГОСТ 6651-78 двух типов - платиновые (ТСП) и медные (ТСМ). Основные характеристики термометров сопротивления приведены в табл. 8.2. Типы термометров, отмеченные скобками, применять не рекомендует­ ся.

В табл. 8.3 даны в сокращенном объеме градуировочные характери­ стики термометров сопротивления. Численные значения сопротивлений для кратных градуировок получаются соответственно умножением или де­ лением на 10.

Для измерения температуры широко применяются полупроводнико­ вые терморезисторы (ПТР). Они отличаются от металлических меньшими габаритами и большими значениями ТКС. В табл. 8.4 приведены характе­ ристики для некоторых типов полупроводниковых терморезисторов, взя­ тые из соответствующих стандартов.

Температурная зависимость сопротивления ПТР

Ъ = А ев,\

где А - коэффициент, имеющий размерность сопротивления;

е- основание натурального логарифма;

В- коэффициент, имеющий размерность температуры;

0 - абсолютная температура.

Если для ПТР коэффициенты А и В неизвестны, но известны R\ и Rj

при 01 и 02, то величину сопротивления и коэффициент В для любой дру­

гой температуры 0 можно определить следующим образом:

д(1/еч/е,)70

* Д .

0 7 — 01 R j

Термометры ТСП, ТСМ и ПТР используются в системах автоматиче­ ского контроля, регулирования и управления различных отраслей про­ мышленности: металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др. Трудно отыскать промышленное предприятие, где бы не измерялась температура.