Sammenlignende metode med mål

Inden for måleteknologi bruges ofte en metode til at forbedre nøjagtigheden, som går ud på at sammenligne værdien af ​​den målte mængde med værdien af ​​den mængde, der gengives ved et særligt mål. I dette tilfælde måles det forskellige (differentielle) signal, og da målingen normalt har en lille fejl, sikres høj målenøjagtighed.

Denne metode er grundlaget for driften af ​​målebroer og potentiometre.

Normalt justeres den værdi, der gengives af målingen, og under målingen sættes dens værdi nøjagtigt lig med værdien af ​​den målte værdi.

Ved måling af broer bruges modstande som et sådant mål - rheochords, ved hjælp af hvilke modstanden af ​​den termiske transducer afbalanceres, som ændres, når objektets temperatur ændres.

En stabil spændingskilde med en reguleret udgang bruges normalt til måling af potentiometre. I løbet af målingerne, ved hjælp af spændingen af ​​en sådan kilde, kompenseres EMF genereret af sensoren. I dette tilfælde kaldes denne målemetode kompensation.

I begge tilfælde er opgaven for følgende enheder (enheder) kun at registrere det faktum, at den målte værdi og målingen er lighed, derfor reduceres kravene til dem betydeligt.

Bestemmelse af temperatur ved måling af broer

Som et eksempel kan du overveje princippet om drift af målebroen i manuel tilstand.

Figur 1a viser et brokredsløb til måling af temperaturen Θ af et bestemt objekt for at styre OR (eller måle OI). Grundlaget for et sådant kredsløb er et lukket kredsløb af fire modstande RTC, Rp, Rl, R2, der danner de såkaldte broarme. Forbindelsespunkterne for disse modstande kaldes toppunkter (a, b, c, d), og linjerne, der forbinder modstående toppunkter (a-b, c-d) kaldes broens diagonaler. En af diagonalerne (c-d, fig. 1.a) forsynes med forsyningsspænding, den anden (a-b) er måling eller udgang. Et sådant kredsløb kaldes en bro, som giver navnet til hele måleapparatet.

RTC-modstanden er en primær temperaturmåletransducer (termistor) placeret i umiddelbar nærhed af måleobjektet (ofte inde i det) og forbundet til målekredsløbet ved hjælp af ledninger på op til flere meter lange.

Hovedkravet til en sådan termisk omformer er den lineære afhængighed af dens aktive modstand RTC af temperaturen i det krævede måleområde:

hvor R0 er termokonverterens nominelle modstand ved temperatur Θ0 (normalt Θ0 = 20 °C):

α — temperaturkoefficient afhængig af materialet i den termiske omformer.

De mest almindeligt anvendte metaltermistorer TCM (kobber) og TSP (platin) kaldes nogle gange metaltermistorer (MTP).

Den variable modstand Rp er højpræcisions rheochord (måling) diskuteret ovenfor og tjener til at balancere den variable RTC. Modstande R1 og R2 fuldender brokredsløbet. I tilfælde af lighed mellem deres modstande R1 = R2, kaldes brokredsløbet symmetrisk.

Desuden viser fig. 1.a viser en nulanordning (NP) til at fiksere broens balance og en pil med en skala gradueret i grader Celsius.

Ris. 1. Temperaturmåling ved at måle broer: a) i manuel tilstand; b) i automatisk tilstand

Det er kendt fra elektroteknik, at betingelsen for balance (ligevægt) af broen realiseres, når produktet af modstandene fra broens modsatte arme er ens, dvs. under hensyntagen til modstanden af ​​ledningerne, der forbinder sensoren:

hvor Rp = Rpl + Rp2 er summen af ​​ledningsmodstandene; eller for symmetrisk bro (R1 = R2)

I dette tilfælde er der ingen spænding i målediagonalen, og nulanordningen angiver nul.

Når objektets temperatur Θ ændres, ændres modstanden af ​​RTC-sensoren, balancen forstyrres, og den skal genoprettes ved at flytte skyderen på glidetråden.

I dette tilfælde vil pilen sammen med skyderen bevæge sig langs skalaen (de stiplede linjer i fig. 1.a angiver den mekaniske forbindelse mellem skyderen og pilen).

Aflæsninger foretages kun i ligevægtsøjeblikke, hvorfor sådanne kredsløb og enheder ofte kaldes balancerede målebroer.

Den største ulempe ved målekredsløbet vist i fig. 1.a, er tilstedeværelsen af ​​en fejl forårsaget af modstanden af ​​ledningerne Rp, som kan variere afhængigt af den omgivende temperatur.

Denne fejl kan elimineres ved at bruge en tre-leder metode til at forbinde sensoren (se figur 1.b).

Dens essens ligger i det faktum, at ved hjælp af den tredje ledning flyttes den øvre «c» af forsyningsdiagonalen direkte til den termiske modstand, og de to resterende ledninger Rп1 og Rп2 er i forskellige tilstødende arme, dvs. balancetilstanden for en symmetrisk bro transformeres som følger:

For fuldstændigt at eliminere fejlen er det nok at bruge de samme ledninger (Rp1 = Rp2), når sensoren tilsluttes brokredsløbet.

Automatisk temperaturkontrolsystem

For at implementere den automatiske måletilstand (fig. 1b) er det nok at forbinde en fasefølsom forstærker (U) og en reversibel motor (RD) med en gearkasse til målediagonalen i stedet for en nulanordning.

Afhængigt af arten af ​​objektets temperaturændring vil rullebanen flytte RP-skyderen i den ene eller den anden retning, indtil balancen er etableret. Spændingen over a-b diagonalen forsvinder, og motoren stopper.

Derudover vil motoren flytte indikatormarkøren og optageren (PU) om nødvendigt for at registrere aflæsningerne på kortstrimlen (DL). Grafikbjælken drives med konstant hastighed af en synkronmotor (SM).

Fra et synspunkt om automatisk kontrolteori er denne måleinstallation et system med automatisk kontrol (SAK) temperatur og tilhører klassen af ​​servosystemer med negativ feedback.

Feedbackfunktionen opnås ved mekanisk at forbinde motorakslen RD til registreringen Rp. Sætpunktet er TC-termoelementet. I dette tilfælde udfører brokredsløbet to funktioner:

1. sammenligne enhed

2.konverter (ΔR til ΔU).

Spændingen ΔU er et fejlsignal

Vendemotoren er et udøvende element, og udgangsværdien er bevægelsen af ​​1 pil (eller registreringsenhed), da formålet med hver SAC er at give information om den kontrollerede værdi i en form, der er praktisk for menneskelig opfattelse.

Selve kredsløbet af KSM4-målebroen (fig. 2) er lidt mere kompliceret end det, der er vist i fig. 1.b.

Modstand R1 er en akkord - en ledning med høj elektrisk modstand viklet på en isoleret ledning. Den bevægelige motor glider på glidetråden og hen over en kobberbus parallelt med glidetråden.

For at reducere indflydelsen af ​​motorens transiente kontaktmodstand på målingens nøjagtighed er to dele af glidetråden, adskilt fra motoren, inkluderet i forskellige arme på broen.

Formålet med de resterende modstande:

• R2, R5, R6 — manøvre, for at ændre målegrænser eller skalaområde,

• R3, R4 — for at indstille (vælge) temperaturen i begyndelsen af ​​skalaen,

• R7, R9, P10 — fuldfør brokredsløbet;

• R15 — for at justere ligheden mellem modstandene af ledningerne Rп på forskellige arme af broen,

• R8 — for at begrænse termistorstrømmen;

• R60 — for at begrænse forstærkerens indgangsstrøm.

Alle modstande er lavet af manganintråd.

Broen drives af vekselspænding (6,3 V) fra en speciel vikling af nettransformatoren.

Forstærker (U) — fasefølsom AC.

Den executive reversible motor (RD) er en to-faset induktionsmotor med indbygget gearkasse.

Ris. 2. Skema af KSM4-enheden i enkeltkanals temperaturmålingstilstand.