Бақылау, өлшеу құралдарының сезгіштігі

Индуктивтік датчиктер түрлі механикалық қозғалыстарды, заттың өлшемін бақылау, т. б. мақсаттарда қолданылады.  

7-сурет 

Сыйымдылық датчиктер. Сыйымдылық датчиктер конденсатор  сыйымдылығының үш параметрге тәуелділігіне  негізделген: оның астарларының ауданы, олардың ара қашықтықтары және ол аралықтың немен толтырылғанына тәуелді. Өлшетін шаманың осы параметрлердің  қайсысына әсер ететініне байланысты, конденсаторлардың үш түрі болады, олар: а) астарларының ара қашықтықтығы өзгеретін, б) астарларының ауданы өзгеретін, в) астарлары аралығының диэлектрлік тұрақтысы өзгеретін конденсаторлар. 

8-сурет 

Сыйымдылық датчиктердің сезімталдығы аса үлкен, басқа датчиктердікінен жоғары.  

Сыйымдылық датчиктер  механикалық орын ауыстыруларды, қоспалар құрамын, сұйық деңгейін және т. б. анықтау үшін қолданылады.  

Пьезоэлектрлік  датчиктер. Пьезоэлектрлік датчиктер  кристалды механикалық деформациялағанда  оның ұштарына зарядтар жинақталуына негізделген. Пайда болатын зарядтар мөлшері серпімділік күшіне тәуелді, ал кристалдың жалпы бетінің ауданына қатысы жоқ.  

Фотоэлектрлік датчиктер. Фотоэлектрлік датчиктер  оған жарық түскенде параметрін өзгертетін құрылғыларды пайдаланады.  

Радиациялық датчиктер. Бұндай датчиктер гамма сәуле  шығарудың интенсивтілігін есептеуге  негізделген. Әрбір датчик радиоактив сәуле көзінен және ол сәулені қабылдаушыдан тұрады.   

9-сурет 

Суретте сұйықтықтың  деңгейінің сигнализаторы көрсетіледі. Ондағы 1 - радиоактивті сәуле көзі, 2 - қорғаныш экраны, 3 - радиоактив сәуле  қабылдаушы, 4 - өлшегіш құрылғы. 

Ыдыстағы сұйық деңгейі аб сызығынан төмен түскенде, З-қабылдағыш арқылы өтетін радиоактивті ағын, сұйық деңгейі аб деңгейден жоғары кездегі ағыннан жоғары. Егер ыдысты ондағы сұйық деңгейі аб сызықтан асқан кезде толтыруды жалғасытарсақ, онда қабылдағыш арқылы өтетін радиоактивті сәуленің қабылдағыш арқылы ағыны күрт төмендейді. 

  

№5 дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1.  Механикалық  өлшеу құралдарының жұмыс принципі 

2. Бірінші және  екінші типті мембраналық манометрлер 

3. Шығынды өлшеу 

Механикалық өлшеу құралдары барлық көрсетулерін ондағы механикалық қозғалыстарға негіздейді. Яғни оның көрсету индикаторы механикалық ығысулар негізінде жұмыс істейді. 

Техникада механикалық  өлшеу құрылғыларына қысымды, шығынды, деңгейді өлшеу құралдары т.б. жатады.  

  

Бурдон түтікшесі 

Сұйықтағы қысым  барлық бағытта бірдей болады. Бүктелген  түтікте қысым ол түтікті жазуға ұмтылады. Егер ол түтік спираль  түрінде оралған болса, онда қысым  ол түтікті түзетуге күш салады. Егер түтіктің бір ұшы бекітілген, ал екінші ұшы еркін қозғала алатын болса, осы ұштың қозғалысы қысымға тура пропорционал болады. Сипатталған құрылғы Бурдон түтікшесі болып табылады. 

10-а суретте  С-түріндегі Бурдон түтікшесі  көрсетілген. Оның бекітілген  ұшына р қысым түсіріледі. Екінші  ұшы тісті механизмге бекітілген және оны қозғалысқа келтіреді. Бұл қозғалыс стрелканың айналмалы қозғалысына түрленеді. Стрелка 2700-қа дейін бұрыла алады.  

10-сурет 

Герметикалық  жүйе 

Бұндай манометр (11-сурет) коррозиялық ағынды ортадағы қысымды өлшеуге негізделген. Ағынды орта манометрге кіре алмайды. Ол тек коррозияға төзімді мембранаға оның астындағы камера арқылы әсер етеді. Мембранаға түсірілген қысым манометрге механикалық байланыс не оның ішіне құйылған сұйық арқылы беріледі. 

11-сурет 

Мембраналық манометр аса төмен қысымды өлшеуге негізделген. Ол өте жұқа металл мембранадан тұрады. Оның жұмысы қысым әсерінен мембрананың деформацияға ұшырауына негізделген. Мұндай манометрдің екі түрі бар. 

  

Бірінші типті  мембраналық манометр: 

Мембраның екі  ұшы қабы пластинаға бекітілген. Қысым осы пластина арқылы түседі. Мембрана қозғалысы стрелканы шкаланы бойлай қозғалтады немесе пневматикалық қысымы бар басқа сыртқы құрылғыны іске қосады (10-е сурет).  

  

Екінші типті  мембраналық манометр: 

Бұл манометрде мембрана қосарланып жасалған, яғни құрылғы екі мембранадан тұрады. Құрылғы бірінші типті мембраналық манометрдегідей, тек қозғалысын күшейту үшін, екінші мембрана қосылған (10-в сурет). Мұндай құрылғы капсула деп аталады, төмен қысымдарды өлшеуге негізделген.  

  

Сильфон 

Мұндай манометрде жұқа металлдан дайындалған сильфон  қолданылады (10-б сурет). Қысым түскен кезде сильфон іске қосылады, қысым  үлкейгенде сильфон жиырылады, ал қысым  азайғанда кеңиді. Осы қозғалыс нәтижесінде  стрелканы жылжытады. Жұмыс принципі бойынша сильфон мембраналық манометрге ұқсас, тек сезімталдығы жоғары, сол себепті қысымның аса аз өзгерістерін өлшеуге негізделген. 

  

Шығынды өлшеу 

Шығынды өлшеудің ең таралған әдісі - оның жолына бөгет  қою және осы бөгеттегі қысымның өзгерісін есептеу. Соңынан қысымның осы өсімшесіне сәйкес келетін ағын өлшеді. Қысымның бұл өзгерісі де механикалық болып табылады. Яғни ағыстың кеңдігі, көп бөлігінің бағыты өзгеріске ұшырайды. Бөгет металл пластина түрінде болады, ол фланцтар арасына бекітілген, қажет деңгейдегі қуысы болады (12-сурет).  

Ағынның үш түрлі  энергиясы болады: кинетикалық энергиясы, қысымының энергиясы, потенциалдық энергиясы.  

Сұйық горизонталь  түтікпен аққанда потенциалдық энергиясы  өзгермейді. Түтіктің көлденең қимасы тар жеріне келгенде сұйық ағынының жылдамдығы артады. Бұл кезде сұйықтың бірлік массасының кинетикалық энергиясы артады. Сырттан ешқандай энергия қосылмайтындықтан, кинетикалық энергияның артуы қысым энергиясының кемуі есебінен жүреді. Бөгеттен кейінгі қысымның энергиясы бөгетке дейінгі энергиядан аз. Қысымның осы екі мәнінің айырмашылығын (∆Р) құрылғыдағы манометр өлшеп алады. Бұл өзгеріс сұйықтың бөгет алдындағы жылдамдығына пропорционал. Құрылғы жүйесі жылдамдықтың осы мәнін және түтіктің көлденең қимасы ауданын пайдалана отырып, бірлік уақыттағы шығынды және ол арқылы белгілі уақыт ішіндегі ағыс шығынын есептейді.  

12-сурет 

Сұйық деңгейін механикалық есептегіш 

Сұйықтың ыдыстағы деңгейін, сол арқылы көлемін де қысым датчигі көмегімен анықтауға  болады. Ол датчик ыдыстың түбіне орнатылады. Бұл әдісті қолдану үшін ыдыс пішіндері, сондай-ақ қысым датчигінің калибровкасы мен шкалалары тығыздығы берілген белгілі сұйыққа сәйкес келуі керек. 

13-сурет 

Осы себепті, ыдыс орта кезіндегі қысым ол толық  кездегі қысымның жартысына тең  болады. Бұл пропорционалдылық сұйықтың басқа көлемдері үшін де сақталады. Мысалға егер толық ыдыста 600 л сұйық болатын болса және ол кезде құрылғы 1,5 кг/см2 қысым көрсететін болса, 1 кг/см2 қысым ыдыстың үштен екі бөлігі толған дегенді білдіреді (400 л). 

  

№6 дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Электрлік  өлшеу құралдары туралы жалпы  түсінік 

2.  Магнитоэлектрлік  және электромагниттік өлшеу  құралдары 

3.  Электродинамикалық  өлшеу құралдары 

  

Электрлік өлшеу  құралдары ондағы қолданылатын кернеу мен токтарының мәндері бойынша аналогтық және цифрлық болып бөлінеді.  

Одан алынатын ақпараттың түріне, сипатына байланысты электрлік өлшеу құралдары көрсетуші, тіркеуші, өздігінен жазып шығаратын, басып шығаратын, интегралдаушы, суммалаушы болып бөлінеді. Олардың ішіндегі ең көп таралғаны: көрсетуші құрылғылар. Себебі ол шаманы бірден, тікелей өлшеуге мүмкіндік береді. Құрылғылардың бұл тобы екі негізгі бөліктен тұрады: өлшегіш тізбек және өлшегіш механизм.  

Қарапайым амперметр, вольметрлердің өлшегіш тізбегі  өлшенетін тізбекке тікелей жалғанады.  

Өлшегіш механизм оған берілетін электр энергиясын механикалық  энергияға айналдыру үшін қолданылады. Ал механизмнің өзі құрылғының қозғалмалы бөлігін қозғалту, сол арқылы стрелканы  бұру үшін қолданылады. 

  

Магнитоэлектрлік жүйе құралдары 

Магнитоэлектрлік  өлшеу құралдары тұрақты магниттің  магнит өрісінің тогы бар жылжымалы  катушкамен әсерлесуіне негізделген. Механикалық қарсы әсер ету жүйесі бар мұндай құрылғы суретте көрсетілген. Құрылғының орнықты бөлігі – таға пішінді 3 магнит. Оның иілген ұштарының арасына қозғалмайтын 2 құрыш цилиндр пішінді өзек орнатылған. Ол сыртқы 3 магниттің иілген шеттерінің арасына біртекті радиал өріс тудыру үшін қолданылады. Бұл екі магнит арасында 1 ауа кеңістігі бар. 2 магнитті сырттай жіңішке өлшегіштен дайындалған 4 катушка оралған. Ол орамның ұштары 5 спираль серіппелердің бос екі ұшына жалғанған. Ал серіппелердің қалған екі ұшы суретте көрсетілгендей 001 осьтерге изолятор арқылы бекітіледі.  

14-сурет 

Серіппелердің қызметі - құрылғыда қарсы әсер моментін туғызу және құрылғы сыртқы тізбектен айрылған кезде стрелканы нольдік күйге түсіру. Серіппелердің бос ұштары сондай-ақ өлшенетін сыртқы тізбекке жалғанады. Серіппелер фосфорланған жезден дайындалады. Олардың қызметі - қарсы әсер ететін моментті тудыру және сыртқы желі айрылған кезде қозғалмалы жүйені бастапқы қалпына келтіру. 

4 катушка арқылы  ток өткенде оның маңында магнит  өрісі пайда болады да ол  тұрақты магниттің өрісімен әсерлесіп,  бұрылысқа келеді.  

Магнитоэлектрлік  құрылғылар 150-200 мА токқа есептелген, себебі үлкен токтарда спираль серіппелер жанып кетеді. Магнитоэлектрлік құрылғылардың өлшеу шегін кеңейту үшін, токты өлшейтін құрылғыға параллель шунт кедергі жалғайды. Мұндай кезде құрылғыға берілген токтың аз бөлігі ғана ол арқылы өтеді.  

Магнитоэлектрлік  құрылғылардың стрелкасының ауытқу бағыты өлшенетін токтың бағытынан  тәуелді. Сол себепті құрылғыны  айнымалы токқа қосқанда қозғалмалы катушкаға бағыты да мәні де тез  өзгеріп тұратын механикалық  күш әсер етіп тұрады. Ал оның орташа мәні нөлге тең болғандықтан, құрылғы стрелкасы ешқандай ауытқуды көрсетпейді. Сол себепті, құрылғы айнымалы токты көрсетуі үшін катушка тізбегіне айнымалы токты түзеткіш құрылғы орнатылған болуы керек.  

Магнитоэлектрлік  құрылғылардың артықшылығы мынадай: сезімталдығы жоғары, аз қуат тұтынады, өлшеу дәлдігі жоғары, сыртқы магнит өрісінен және температурадан аз тәуелді, шкаланың кеңдігінің біртектілігі, жылжымалы жүйенің тез қалпына келуі, үлкен өлшеу аралығы - (10-6-нен 50-ге дейін). 

Кемшіліктеріне мыналар жатады: сыртқы өлшеулердің тез өзгерісіне үлгермейді, айнымалы токты өлшеу үшін арнайы құрылғы керек. 

  

Электромагниттік  өлшеу құралдары 

Электромагниттік  өлшеу құрылғыларда қозғалмайтын 5 катушка қолданылады. Оның ортасында  ферромагниттік өзекше орналасқан. Катушка арқылы өлшенетін ток өткенде оның маңында магнит өрісі пайда болады. Катушкада жіңішке саңылау бар. Оған 2 жұқа қалақша ене алады. Ол қалақша магниттік жұқа құрыштан жасалған. Қалақша арқылы ұзын ось өтеді. Ол оське 1 стрелка және 6 спираль серіппе бекітілген. Оське сондай-ақ 4 поршені бар 3 дірілбасқыш та бекітілген. Дірілбасқыштың жұмысы - өлшеу мезетінде стрелка өзіне сәйкес мәнге бірден жеткенмен, сол қалыпқа бірден орнықпай, біраз дірілдеп тұрып қалуы мүмкін. Сол діріл 4 поршеньнің салмағы арқылы сол мезетте жоғалтылады. 

15-сурет 

Құрылғының осі  подшипниктерге бекітіледі. Катушка  орамдары арқылы өтетін І ток неғұрлым үлкен болса, оның қалақшаны тарту  күші деп көп, яғни стрелканың бұрылысы да жоғары болады. 

Катушкадағы ток  бағыты өзгергенде феррамагниттік өзектің магнит өрісінің полюстері де өзгереді. Нәтижесінде жылжымалы бөлікті айналысқа келтіретін магнит өрісінің бағыты өзгермейді. Осы себепті электромагниттік өлшеу құрылғылары тұрақты токты да, айнымалы токты да өлшеуге арналған.