Классификация средств измерения. Параметрические преобразователи (потенциометрические, тензометрические, индуктивные, вибрационно-частотные методы преобразования).
Большое распространение в практике испытаний ЖРД нашли потенциометрические (реостатные) преобразователи давления типа ДТ, МД, МДД, ДТМ и другие. Несмотря на некоторые конструктивные отличия, принцип их работы аналогичен и основан на преобразовании изменения измеряемого давления в перемещение упругого чувствительного элемента (сильфона, мембраны и т. п.), связанного с ползунком реостата. Типовая функциональная схема потенциометрического преобразователя давления приведена на рис. 3.7. Измеряемое давление р через демпфер 6, защищающий преобразователь от повышенных пульсаций, передается на мембрану 1, являющуюся чувствительным элементом. Ее деформация под действием давления через механическую систему, включающую шток 2 и рычаг 3, передается на щеткодержатель 4, при этом контакт 5 меняет свое положение на реостате(Реостат – это прибор, служащий для регулирования (ограничения) тока или напряжения в электрической цепи.).
Рис. 3.7. Схема потенциометрического преобразователя давления
Из существующих преобразователей давления потенциометрические наиболее просты по своей электрической схеме, не требуют последующего усиления сигнала или его преобразования. Выходной сигнал потенциометрического датчика, изменяющийся в соответствии с изменением относительного сопротивления dR/R, при перемещении ползунка реостата представляет собой изменение напряжения постоянного тока от Рис. 3.8. Схема установки преобразователя давления на двигателе
Типовая схема установки преобразователя 4 на двигателе 1 приведена на рис. 3.8. Трубопровод 2 выполняет функции защиты чувствительного элемента преобразователя от температурных воздействий и его изоляции от вибрационных нагружений. Гидравлический демпфер 3 защищает чувствительный элемент от пульсаций давления. Обычно он выполняется в виде сосредоточенного гидравлического дросселя или вставки из пористого материала. Высокой эффективностью по защите чувствительного элемента от воздействия пульсаций обладают трубопроводы с небольшим внутренним диаметром. В качестве амортизаторов 5 может применяться различный упругий материал, но наилучшими эксплуатационными качествами и эффективностью обладают амортизаторы, изготовленные из металлорезины. Среди многих существующих схем быстродействующих преобразователей давления в практике испытаний ЖРД наибольшее распространение получили индуктивные и тензометрические преобразователи. Принцип работы индуктивных преобразователей основан на изменении магнитного сопротивления переменного зазора
Рис. 3.11. Принципиальная схема индуктивного преобразователя давления
На рис. 3.12 приведена конструктивная схема индуктивного преобразователя ДД-10. Преобразователи этого типа позволяют проводить измерение давлений до 0,5—30 МПа. Собственная частота колебаний мембраны 1 составляет примерно 20 кГц.
Рис. 3.12. Индуктивный преобразователь давления ДД-10: 1—мембрана; 2—рабочая катушка; 3—компенсационная катушка;
Электрическая схема преобразователя выполнена в виде полумоста с двумя катушками — рабочей 2 и компенсационной 3, последняя позволяет уменьшить температурную погрешность. Питание схемы осуществляется напряжением с несущей частотой 10 кГц. Дальнейшее ее увеличение ограничивается повышением гистерезиса в материале сердечника. Указанная несущая частота обеспечивает возможность измерения давления в частотном диапазоне до 1000 Гц. При этом гистерезис тарировочной характеристики менее 2%. Полная температурная компенсация обеспечивается при изменении температуры в пределах ±50° С. Такой же принцип преобразования давления используется в других индуктивных приборах типа ДДИ-20, ДДИ-21, ДИ. От преобразователя ДД-Т0 они отличаются, в основном, конструктивным оформлением и параметрами электрической схемы. j 1 Рис. 3.13. Конструкция 'проволочных тензометрических преобразователей i давления: 1—проволока; 2—подложка из бумаги или лаковой пленки; 3—покрытие из бумаги, фетра или лака; 4—выводы
Принцип работы тензометрических преобразователей давления основан на преобразовании механической деформации растяжения или сжатия упругих элементов в изменение омического сопротивления проволочных тензометров, установленных на них. Конструктивно тензометры обычно выполняются в виде двух тонких эластичных пластин из изоляционного материала, между которыми расположен проволочный тензочувствительный элемент (рис. 3.13), Размер А называется базой тензометра, которая в зависимости от конструкции преобразователя составляет от 1,5 до 100 мм; номинальное сопротивление—от 10 до 1000 Ом. Основным характерным параметром 'тензометра является тензочувствительность, определяемая выражением где R и Величина тензочувствительности для проволочных металлических тензометров лежит в пределах Рис. 3.14. Мостовая схема включения тензоэлементов
На рис. 3.15 приведены конструктивные схемы тензометрических преобразователей типа ДДТ—а и ДДТА—б. Преобразователь ДДТ предназначен для измерения давлений до 16 МПа в температурном диапазоне—176...+140°С с погрешностью не выше ±3%
Рис. 3.15. Конструктивные схемы тензометрических преобразователей давления:
|