नॉन-इलेक्ट्रिकल परिमाणांचे विद्युत मोजमाप

इलेक्ट्रिकल पद्धतींद्वारे विविध नॉन-इलेक्ट्रिक परिमाणांचे (विस्थापन, शक्ती, तापमान इ.) मोजमाप यंत्रे आणि उपकरणांच्या मदतीने केले जाते जे गैर-विद्युत परिमाणांचे विद्युतीयदृष्ट्या अवलंबून परिमाणांमध्ये रूपांतर करतात, ज्याचे मोजमाप विद्युतीय मापन यंत्राद्वारे केले जाते. मोजलेल्या नॉन-इलेक्ट्रिक परिमाणांच्या युनिट्समध्ये कॅलिब्रेट केलेले संतुलन.

नॉन-इलेक्ट्रिक परिमाणांचे विद्युतीय किंवा सेन्सर्समध्ये परिवर्तक, मोजलेल्या प्रमाणाच्या प्रभावाखाली कोणत्याही विद्युत किंवा चुंबकीय पॅरामीटरच्या (प्रतिरोध, इंडक्टन्स, कॅपेसिटन्स, चुंबकीय पारगम्यता, इ.) बदलाच्या आधारावर पॅरामेट्रिकमध्ये विभागलेले आणि जनरेटर ज्यामध्ये मोजलेले नॉन-इलेक्ट्रिक प्रमाण e मध्ये रूपांतरित केले जाते. इ. (प्रेरण, थर्मोइलेक्ट्रिक, फोटोइलेक्ट्रिक, पायझोइलेक्ट्रिक आणि इतर). पॅरामेट्रिक कन्वर्टर्सना विद्युत उर्जेचा बाह्य स्रोत आवश्यक असतो आणि जनरेटर युनिट्स स्वतः उर्जा स्त्रोत असतात.

त्याच ट्रान्सड्यूसरचा वापर वेगवेगळ्या नॉन-इलेक्ट्रिकल परिमाणांचे उलट मोजमाप करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, कोणत्याही नॉन-इलेक्ट्रिकल परिमाणांचे मोजमाप वेगवेगळ्या प्रकारचे ट्रान्सड्यूसर वापरून केले जाऊ शकते.

कन्व्हर्टर्स आणि इलेक्ट्रिकल मापन उपकरणांव्यतिरिक्त, नॉन-इलेक्ट्रिक प्रमाण मोजण्यासाठी इंस्टॉलेशन्समध्ये इंटरमीडिएट कनेक्शन असतात - स्टॅबिलायझर्स, रेक्टिफायर्स, अॅम्प्लीफायर्स, मेजरिंग ब्रिज इ.

रेखीय विस्थापन मोजण्यासाठी, इंडक्टिव्ह ट्रान्सड्यूसर वापरा - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरण ज्यामध्ये फेरोमॅग्नेटिक चुंबकीय सर्किट किंवा फिरत्या भागाशी जोडलेले आर्मेचर हलवताना इलेक्ट्रिक आणि मॅग्नेटिक सर्किटचे पॅरामीटर्स बदलतात.

महत्त्वपूर्ण विस्थापनांना विद्युत मूल्यामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी, जंगम फेरोमॅग्नेटिक ट्रान्सड्यूसरसह ट्रान्सड्यूसरचा वापर केला जातो (चित्र 1, अ). चुंबकीय सर्किटची स्थिती कन्व्हर्टरचे इंडक्टन्स (चित्र 1, ब) ठरवते आणि म्हणूनच, त्याचा प्रतिबाधा, नंतर विद्युत उर्जेच्या स्त्रोताच्या स्थिर व्होल्टेजसह स्थिर वारंवारतेच्या पर्यायी व्होल्टेजसह सर्किटला फीड करते. कनवर्टर, वर्तमानानुसार चुंबकीय सर्किटशी यांत्रिकरित्या जोडलेल्या भागाच्या हालचालीचा अंदाज लावला जातो ... इन्स्ट्रुमेंटचे स्केल मोजमापाच्या योग्य युनिट्समध्ये ग्रॅज्युएट केले जाते, उदाहरणार्थ मिलिमीटर (मिमी).

तांदूळ. 1. जंगम फेरोमॅग्नेटिक चुंबकीय सर्किटसह प्रेरक कनवर्टर: a — उपकरणाचा आकृती, b — त्याच्या चुंबकीय सर्किटच्या स्थितीवर कनवर्टरच्या इंडक्टन्सच्या अवलंबनाचा आलेख.

लहान विस्थापनांना विद्युत मोजमापासाठी सोयीस्कर मूल्यामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी, व्हेरिएबल एअर गॅप असलेल्या ट्रान्सड्यूसरचा वापर कॉइल आणि आर्मेचर (चित्र 2, अ) असलेल्या हॉर्सशूच्या स्वरूपात केला जातो, जो हलत्या भागाशी घट्टपणे जोडलेला असतो. आर्मेचरच्या प्रत्येक हालचालीमुळे विद्युतप्रवाहात / कॉइलमध्ये बदल होतो (चित्र 2, बी), ज्यामुळे विद्युत मापन यंत्राचे स्केल मोजमापाच्या युनिट्समध्ये कॅलिब्रेट केले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, मायक्रोमीटरमध्ये (μm), स्थिर वारंवारतेसह स्थिर पर्यायी व्होल्टेजवर.

तांदूळ. 2. व्हेरिएबल एअर गॅपसह इंडक्टिव्ह कन्व्हर्टर: a — यंत्राचा आकृती, b — चुंबकीय प्रणालीतील एअर गॅपवर कन्व्हर्टरच्या कॉइलच्या विद्युत् प्रवाहाच्या अवलंबनाचा आलेख.

दोन समान चुंबकीय प्रणाली आणि एक सामान्य आर्मेचर असलेले विभेदक इंडक्टिव्ह कन्व्हर्टर, समान लांबीच्या हवेच्या अंतरासह दोन चुंबकीय सर्किट्समध्ये सममितीयपणे स्थित आहेत (चित्र 3), ज्यामध्ये आर्मेचरची त्याच्या मधल्या स्थितीपासून रेखीय हालचाल दोन्ही हवेतील अंतर बदलते. तितकेच, परंतु पूर्व-संतुलित फोर-कॉइल एसी ब्रिजचे संतुलन बिघडवणाऱ्या विविध चिन्हांसह. हे स्थिर वारंवारतेच्या स्थिर पर्यायी व्होल्टेजवर पॉवर प्राप्त केल्यास, पुलाच्या मापन कर्णाच्या वर्तमानानुसार आर्मेचरच्या हालचालीचा अंदाज लावणे शक्य करते.

तांदूळ. 3. विभेदक प्रेरक कनवर्टरच्या उपकरणाची योजना.

यांत्रिक शक्ती, ताण आणि विविध स्ट्रक्चर्स वायरच्या असेंब्लीमध्ये उद्भवणारे लवचिक विकृती मोजण्यासाठी वापरा - टेंशन ट्रान्सड्यूसर, जे विकृत झाल्यामुळे, अभ्यासाखालील भागांसह, त्यांचे विद्युत प्रतिकार बदलतात.सामान्यतः, स्ट्रेन गेजचा प्रतिकार हा कित्येक शंभर ओम असतो आणि त्याच्या प्रतिकारातील सापेक्ष बदल टक्केवारीच्या दशांश असतो आणि विकृतीवर अवलंबून असतो, जे लवचिक मर्यादेत लागू केलेल्या शक्तींच्या आणि परिणामी यांत्रिक ताणांच्या थेट प्रमाणात असते.

स्ट्रेन गेज 0.02-0.04 मिमी व्यासासह उच्च-प्रतिरोधक झिगझॅग वायर (कॉन्स्टंटन, निक्रोम, मॅंगॅनिन) च्या स्वरूपात किंवा 0.1-0.15 मिमी जाडी असलेल्या विशेष प्रक्रिया केलेल्या तांब्याच्या फॉइलमधून तयार केले जातात, ज्याला सीलबंद केले जाते. कागदाच्या दोन पातळ थरांमधील बेकेलाइट वार्निश आणि उष्णता उपचारांच्या अधीन (चित्र 4, अ).

तांदूळ. 4. टेनोमीटर: a — उपकरणाचा आकृती: 1 — विकृत भाग, 2 — पातळ कागद, 3 — वायर, 4 — गोंद, 5 — टर्मिनल्स, b — हाताला असंतुलित रेझिस्टर ब्रिज जोडण्यासाठी सर्किट.

फॅब्रिकेटेड स्ट्रेन गेज चांगल्या प्रकारे स्वच्छ केलेल्या विकृत भागाला इन्सुलेटिंग ग्लूच्या अत्यंत पातळ थराने चिकटवले जाते जेणेकरून त्या भागाच्या अपेक्षित विकृतीची दिशा वायर लूपच्या लांब बाजूंच्या दिशेशी एकरूप होईल. जेव्हा शरीर विकृत होते, तेव्हा चिकटलेल्या स्ट्रेन गेजला समान विकृती जाणवते, जे सेन्सिंग वायरच्या परिमाणांमध्ये तसेच त्याच्या सामग्रीच्या संरचनेत बदल झाल्यामुळे त्याचा विद्युत प्रतिकार बदलतो, ज्यामुळे वायरच्या विशिष्ट प्रतिकारांवर परिणाम होतो.

स्ट्रेन गेजच्या प्रतिकारातील सापेक्ष बदल हा अभ्यासाधीन शरीराच्या रेषीय विकृतीच्या थेट प्रमाणात आणि त्यानुसार, अंतर्गत लवचिक शक्तींच्या यांत्रिक ताणांच्या प्रमाणात असल्याने, नंतर, मोजण्याच्या कर्णावर गॅल्व्हानोमीटरच्या रीडिंगचा वापर करून पूर्व-संतुलित रेझिस्टर ब्रिज, ज्याचा एक हात स्ट्रेन गेज आहे, तो मोजलेल्या यांत्रिक प्रमाणांच्या मूल्याचा अंदाज लावू शकतो (चित्र 4, ब).

प्रतिरोधकांच्या असंतुलित पुलाच्या वापरासाठी उर्जा स्त्रोताच्या व्होल्टेजचे स्थिरीकरण आवश्यक आहे किंवा विद्युत मोजमाप यंत्र म्हणून मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक गुणोत्तर वापरणे आवश्यक आहे, ज्याच्या रीडिंगवर स्केलवर दर्शविलेल्या नाममात्र व्होल्टेजच्या ± 20% च्या आत व्होल्टेज बदलतो. डिव्हाइसचा कोणताही महत्त्वपूर्ण प्रभाव नाही.

विविध माध्यमांचे तापमान मोजण्यासाठी थर्मोसेन्सिटिव्ह आणि थर्मोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसर वापरा... थर्मोसेन्सिटिव्ह ट्रान्सड्यूसरमध्ये मेटल आणि सेमीकंडक्टर थर्मिस्टर्सचा समावेश होतो, ज्याचा प्रतिकार मुख्यत्वे तापमानावर अवलंबून असतो (चित्र 5, अ).

-260 ते +1100 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत तापमान मोजण्यासाठी प्लॅटिनम थर्मिस्टर्स आणि -200 ते +200 डिग्री सेल्सिअस तापमान श्रेणीसाठी तांबे थर्मिस्टर्स, तसेच विद्युत प्रतिरोधकतेच्या नकारात्मक गुणांकासह अर्धसंवाहक थर्मिस्टर्स - थर्मिस्टर्स आहेत. , -60 ते +120 ° से तापमान मोजण्यासाठी मेटल थर्मिस्टर्सच्या तुलनेत उच्च संवेदनशीलता आणि लहान आकाराने वैशिष्ट्यीकृत.

तापमान-संवेदनशील ट्रान्सड्यूसरचे नुकसान होण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी, ते पातळ-भिंतीच्या स्टील ट्यूबमध्ये सीलबंद तळाशी ठेवलेले असतात आणि असंतुलित रेझिस्टर ब्रिज (चित्र 5, बी) च्या तारांना वायर जोडण्यासाठी एक उपकरण असते, ज्यामुळे ते शक्य होते. मापन कर्णाच्या प्रवाहाच्या बाजूने मोजलेल्या तापमानाचा अंदाज लावण्यासाठी. मीटर म्हणून वापरल्या जाणार्‍या मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक गुणोत्तराचा स्केल अंश सेल्सिअस (°C) मध्ये ग्रॅज्युएट केला जातो.

तांदूळ. 5. थर्मिस्टर्स: a — तापमानावरील धातूंच्या सापेक्ष प्रतिकारातील बदलाच्या अवलंबनाचे आलेख, b — थर्मिस्टर्सना असंतुलित रेझिस्टर ब्रिजच्या हाताला जोडण्यासाठी एक सर्किट.

थर्मोइलेक्ट्रिक तापमान ट्रान्सड्यूसर - थर्मोकूपल्स, लहान ई. इ. c. दोन भिन्न धातूंचे कंपाऊंड गरम करण्याच्या प्रभावाखाली, ते मोजलेल्या तापमानाच्या क्षेत्रामध्ये संरक्षणात्मक प्लास्टिक, धातू किंवा पोर्सिलेन शेलमध्ये ठेवले जातात (चित्र 6, a, b).

तांदूळ. 6. थर्मोकूपल्स: a — d च्या अवलंबनाचे आलेख इ. p. थर्मोकूलच्या तापमानासाठी: TEP-प्लॅटिनम-रोडियम-प्लॅटिनम, TXA-क्रोमेल-अलुमेल, THK-क्रोमेल-कॉपेल, थर्मोकूपल वापरून तापमान मोजण्यासाठी बी-असेंबली आकृती.

थर्मोकूपलचे मुक्त टोक एकसंध तारांद्वारे मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक मिलिव्होल्टमीटरने जोडलेले असतात, ज्याचा स्केल अंश सेल्सिअसमध्ये ग्रॅज्युएट केला जातो. सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे थर्मोकपल्स आहेत: प्लॅटिनम-रोडियम - 1300 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत तापमान मोजण्यासाठी प्लॅटिनम आणि 1600 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत तापमान मोजण्यासाठी प्लॅटिनम, क्रोमेल-अल्युमेल सूचित नियमांशी संबंधित तापमानासाठी - 1000 डिग्री सेल्सिअस आणि 1300 डिग्री सेल्सियस आणि क्रोमेल- बास्टर्ड, दीर्घकालीन तापमान 600 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत मोजण्यासाठी आणि अल्पकालीन - 800 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले.

विविध नॉन-इलेक्ट्रिक प्रमाणांचे मोजमाप करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल पद्धती. त्यांचा सरावामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, कारण ते उच्च मापन अचूकता प्रदान करतात, मोजलेल्या मूल्यांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये भिन्न असतात, मोजमाप आणि त्यांची नोंदणी नियंत्रित ऑब्जेक्टच्या स्थानापासून लक्षणीय अंतरावर करण्याची परवानगी देतात, आणि पोहोचण्यासाठी कठीण ठिकाणी मोजमाप करण्याची शक्यता देखील देते.