щению, в измерительной схеме предусмотрено интегрирующее звено. Датчик состоит из двух однотипных элементов, воспринимающих коле­ бания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Демпфирова­ ние собственных колебаний инерционной массы выполняется воздушным демпфером.

6.6. Измерение сосредоточенных усилий

Измерение сосредоточенных усилий производится преобразованием их в перемещения, создающиеся за счет деформаций упругих элементов пре­ образователей. Такие преобразователи можно разделить на два вида, в которых: упругие деформации измеряются датчиками перемещений; ис­ пользуются изменения физических свойств упругих элементов благодаря их деформации.

В преобразователях первого вида имеется упругий элемент цилиндри­

или другого материала, имеющего большой коэффициент тензочувствительности и малый температурный, коэффициент сопротивления. Тен­ зорезисторы бывают наклеенные или ненаклеенные. Предпочтение отда­ ют последним, поскольку свойства клея со временем меняются, что приво­ дит к изменению параметров датчика. Такие датчики строятся на усилие 100 кг...500 т и имеют классы точности 0,25 и 0,5. Серийно выпускаются датчики на усилие до 40 т.

Ко второму виду относятся магнитоупругие преобразователи. Они имеют массивный магнитопровод, воспринимающий все измеряемое усилие, на котором помещаются обмотки. Магнитоупругий преобразо­ ватель основан на изменении магнитной проницаемости р ферромагнети­ ка при его деформации. Изменение р ведет к изменению сопротивления магнитному .потоку в сердечнике. Зависимость между механическими и магнитными состояниями в ферромагнетике называется магнитострик-

. дней, а эффект изменения магнитных свойств под влиянием деформаций —-

магнитоупругим эффектом.

В магнитоупругих преобразователях создается следующая цепь пре­ образований': p - > Z „ - v Z . В одном и том же материале характер изменения магнитной проницаемости от механического напряже­ ния различен в зависимости от напряженности магнитного поля. При конструировании преобразователей используются линейные учеткн. На рис. ИЗ приведена кривая относительного изменения магнитной прони­ цаемости вц = Др/р в функции изменения относительной деформации ев = МП

Поскольку в магнитоупругих преобразователях нас интересует из­

Тип ферромагнетика для магнитоупругих преобразователей может быть выбран на основе закона сохранения энергии. При отсутствии внешней силы магнитопровод намагничивается магнитным полем напряженностью И

килограмм до тысяч тонн. Как правило, они питаются от сети частотой 50 Гц. Преймуществом этих преобразователей является большая выход­ ная мощность.

Другим типом преобразователя для измерения усилий является пьезоэлектрический преобразователь. Работа его основана на пьезо­ электрическом эффекте, заключающемся в том, что на гранях некоторых диэлектриков под влиянием механических напряжений появляются электрические заряды. В качестве диэлектриков используются кварц, титанат бария, сегнетова. содь и др.

Рассмотрим пример с применением кварца. В кристаллах кварца различают три главные оси (рис. 115):

1) продольную, или оптическую ось Z; 2) оси X, проходящие через реб­ ра шестигранной призмы нормально к оси Z — электрические оси; 3) оси

Y, нормальные к граням — нейтральные или механические оси.

Если из кристалла кварца вырезать параллелепипед так, чтобы его грани были параллельны трем указанным осям, то под влиянием сил Рх и Ру на плоскостях, перпендикулярных электрической; появятся за­ ряды. При действии силы вдоль оптической оси электризации кварца не произойдет. Величина заряда, возникающая под действием силы Pxt равна

Я= dyPх,

где dt — пьезоэлектрический модуль.

При изменении направления силы знак зарядов изменяется. Если сила действует вдоль механической оси, то заряды возникают также на грани перпендикулярной электрической оси, и величина их зависит от разме-' ров кристалла:

q = — dl (Ъ/а) Ру.

Заряд, возникающий на гранях пьезоэлемента под действием внешней силы, сохраняется лишь при отсутствии утечки, т. е. при бесконечно боль­ шом входном сопротивлении измерителя, что практически невозможно. Поэтому этот преобразователь используется только для измерения дина­ мических величин, при которых происходит постоянное пополнение заря­ да. На>рис. 116 показано устройство пьезоэлектрического преобразова­ теля, предназначенного ДЛЯ' измерения давления. Здесь 1 — кварцевые пластины, соединенные параллельно; 2 — мембрана, воспринимающая

В практике'используются различные виды ионизирующих излучений: альфа- (а-), бета- (§-), гамма- (у-), нейтронное и рентгеновское из­ лучения.

Альфа-излучения — это корпускулярные излучения, состоящие из а-частиц, испускаемых при ядерных превращениях, а-частицы являются ядрами атомов гелия, несущих положительный заряд: Энергия а-частиц составляет 3...10 МэВ. Проникающая способность их мала; наибольшая длина пробега в воздухе составляет 90 мм (в алюминии 0,05 мм). Эти час­ тицы являются наиболее сильными ионизирующими агентами. Так, од­ на а-частица создает на своем пути около 200 000 ионов. Общее число ионных пар, возникающих по одну сторону плоскости излучателя в се­ кунду — частота образования ионов, определяется выражением

f = ЕаА!2АЕ,

спектр P-излучения непрерывен от 0 до £рт,х = 1,2 мЭв. (3-излучения обладают меньшей ионизационной способностью, чем а- и создают 5 ион­ ных пар на пути 10 мм. Длина их пробега в воздухе составляет примерно 5000 мм (в алюминии 1,75 мм)'. При прохождении сквозь вещество р-излу- чения взаимодействуют с электронами и ядрами, при этом часть ик рас­

глотитель, (Вт/м2) ; рл — линейный коэффициент поглощения, зависящий от природы материала, 1/м; рм — массовый коэффициент поглощения, не­ зависящий от природы материала, м2/кг; р — плотность вещества, кг/м3.

В измерительной технике обычно используется проникающая способ­ ность P-излучений и излучатель помещают вне приемника Излучения. Ин­

при изменении энергетического состояния атомных ядер или при анниги­ ляции частиц, у-излучения редко взаимодействуют с атомами поглотите­ ля, поэтому они обладают большой проникающей способностью. Напри­

лучений выражается формулой для поглощения p-излучений. Интенсив­ ность у-излучений определяется

/ 0 = АпЕу!{Апг1) • 1,6* 1СГ3,

A

(рис. 124). Ёмкость С (w) и сопротивление г (w) являются функцией влаж­ ности материала, находящегося в ячейке. Задача сводится к определению параметров эквивалентной схемы и нахождению влажности по получен­ ному значению С (w) с помощью градуировочных кривых или таблицы.

Решить эту задачу можно несколькими способами (рис.. 125): на рис. 125, а показана схема Z-метра, реагирующая на комплексное сопро­ тивление ячейки; на рис. 125, б — схема У-метра, реагирующего на комп­ лексную проводимость ячейки Д; на рис. 125, в — схема (3-метра, реаги­ рующего на активную составляющую комплексного сопротивления ячей­ ки; на рис. 125, г — схема / ’-метра, реагирующего на частоту генератора G2, при включении ячейки в его колебательный контур.

Сигнал от G2 с помощью генератора стабильной частоты G1 и преоб­ разователя частоты ПЧ преобразуется в разностный, детектируется час­ тотным детектором ЧД и подается на измерительный прибор Р.

Анализ чувствительности приведенных схем показывает преимущест­ во схемы / ’-метра. В настоящее время на базе / ’-метра работает большая группа влагомеров дискретного и непрерывного действия. При высокой проводимости исследуемого материала такие схемы неэффективны, поэтому применяют схему с параметрической модуляцией, в которой ос­ новную роль играют цепи с изменяющимися параметрами в результате внешнего воздействия,

Таким образом, измерительная цепь оказывается под воздействием двух сигналов одновременно: один из них связан с преобразователем и несет полезную информацию, а другой — с периодическим замыканием, ключа К и только изменяет условия прохождения первого сигнала через схему.

Принципиальная схема измерительной цепи высокочастотного изме­ рителя влажности с модуляцией параметров показана на рис. 126. Ем­ костной преобразователь (ячейка), представленный схемой замещения Сх, гх, включен в двухполюсник с .индуктивностью L, емкостью С0 и Сд, периодически подключаемой-с помощью ключа А. В двухполюснике осуществляется параметрическая модуляция. Питается двухполюсник от генератора с частотой о). При периодическом замыкании ключа с часто­ той' Q полная проводимость двухполюсника попеременно принимает два дискретных значения.

Рис. 127 Рис. 128

В результате спектр выходного сигнала содержит несущую частоту со и две боковые полосы с частотами со — kQ и со -f- kQ. После демодуля­ ции спектр сигнала существенно изменяется — наряду с высокочастот­ ными составляющими появляется постоянная составляющая и низкочас­ тотная с частотами kQ, амплитуд^ которых быстро падает с увеличени­ ем k.

Сигнал на выходе демодулятора представляет собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов с частотой й . Амплитуда их пропорциональна коэффициенту модуляции т, определяемого следую­

мер ВСКМ-1 для строительных материалов и конструкций, производящий оперативный контроль влажности строительных изделий с плоской по­ верхностью (бетонных и железобетонных панелей, древесно-стружечных плит и т. п.), экспрессное определение влажности сыпучих строительных материалов (песок, цемент, заполнители), контроль поверхностной влаж­ ности ограждающих конструкций зданий перед отделочными и изоляци­ онными работами.

Функциональная схема влагомера приведена на рис. 127.# Емкостной преобразователь 1 цключен в цепь двухполюсника 2, питаемого напряже­ нием высокой частоты от измерительного генератора 3. Параметрическая модуляция в двухполюснике осуществляется с помощью модулятора 4. Амплитудно-модулировгСнное высокочастотное напряжение с измери­ тельного двухполюсника поступает через усилитель 5 на демодулятор 6. Постоянная составляющая на выходе демодулятора зависит от соотно­ шения фаз сигнала и опорного напряжения от модулятора, поступающего на его входы. Выходной сигнал демодулятора подается на фильтр 7, от которого по цепи отрицательной обратной связи поступает на частотоза­