рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Трансформаторные преобразователи

Трансформаторные преобразователи - раздел Приборостроение, Аналоговые и цифровые элекронные измерительные приборы и преобразователи В Работе Трансформаторных (Взаимоиндуктивных) Измерительных Преобразователей ...

В работе трансформаторных (взаимоиндуктивных) измерительных преобразователей используется изменение под действием перемещения индуктивной связи между двумя системами обмоток, одна из которых (первичная) питается переменным током, а на выходе другой (вторичной) формируется выходной сигнал.

Рис. 7.6. Схемы трансформаторных преобразователей:

1 – первичная обмотка; 2, 2' – вторичные обмотки; 3 – ферромагнитный магнитопровод; 4 – ферромагнитная подвижная пластина; 5– измерительный прибор; 6– ферромагнитный подвижный сердечник (пластина)

Схема простейшего трансформаторного преобразователя перемещений показана на рис. 7.6, а. При изменении под действием линейного перемещения длины зазора d между ферромагнитным магнитопроводом и ферромагнитной пластиной изменяется значение магнитного сопротивления и взаимной индуктивности между первичной и вторичной обмотками трансформатора. При этом на выходе вторичной обмотки возникает напряжение, которое при постоянном значении тока I1 протекающего через первичную обмотку, описывается выражением

,

где М – взаимная индукция между первичной и вторичной обмотками трансформатора, зависящая от изменений х длины d воздушного зазора, т.е. М = φ(х).

Названное напряжение является выходным сигналом трансформаторного преобразователя и измеряется, например, вольтметром переменного тока (см. гл. 3). Из большого числа трансформаторных преобразователей линейных и угловых перемещений чаще используют так называемые дифференциально-трансформаторные преобразователи линейных перемещений (рис. 7.6, б).

Преобразователь имеет разомкнутую магнитную цепь и выполнен в виде соленоида. Первичная и две одинаковые по характеристикам вторичные обмотки включены встречно. При перемещении подвижного ферромагнитного сердечника относительно нейтрального положения, например, вверх взаимная индукция между первичной и верхней вторичной обмотками увеличивается, а между первичной и нижней вторичной обмотками – уменьшается. Это приводит к увеличению интенсивности передачи электромагнитной энергии к верхней обмотке и уменьшению передачи энергии к нижней обмотке. Поэтому сигнал U2 на выходе верхней вторичной обмотки становится больше сигнала U'2 на выходе нижней вторичной обмотки (при нейтральном положении ферромагнитного сердечника эти сигналы равны).

Разность сигналов U2–U'2, являющаяся выходным сигналом дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений, описывается выражением


Рис. 9.16. Схемы пикфлуометров: 1— мундштук; 2— выступ; 3 — подвижнйй указатель; 4— шкала; 5— щель; 6— корпус; 7— под­вижная пластина; # —диафрагма; 9, 16— гибкие трубки; 10— мембранный дифференциальный манометр; 11 — стрелка; 12 — передаточный механизм; 13 — мембранная коробка; 14— вентиль; 15— обратный клапан

Флоуспирометры (пневмотахометры). Этими приборами можно измерять объемный расход (объемную скорость) газа. Флоуспиро­метры работают в так называемой открытой системе, т. е. пациент дышит через трубку по открытому контуру, не испытывая дополни­тельно сопротивления дыханию, как при обычной спирометрии.

Простейшими флоуспирометрамиявляются пикфлоуметр ы (рис. 9.16), которыми измеряют максимальную объемную ско­рость газа при форсированном выдохе.

Пикфлоуметр (рис. 9.16, а) содержит цилиндрический корпус, в которой размещена тонкая подвижная пластмассовая пластина, пе­рекрывающая все внутреннее сечение цилиндрического корпуса. Эта пластина снабжена выступом, входящим в щель, выполненную в кор­пусе вдоль его образующей, а вдоль этой щели расположена шкала. В самой же щели установлен подвижный указатель. Перед измерени­ем указатель и пластину устанавливают в крайнее левое положение. В процессе форсированного выдоха на пластину действует сила R, создаваемая аэродинамическим напором, которая описывается:

где F — площадь поверхности пластины, практически равная площа­ди поперечного сечения корпуса.

Под действием силы R пластина перемещается вправо и сжимает воздух, находящийся во внутренней полости корпуса. Если пренеб­речь утечками выдыхаемого воздуха и утечками сжимаемого воздуха через щель в процессе движения пластины, и принять, что воздух вы­полняет функцию пружины с жесткостью с, то при максимальном пе­ремещении бтах пластины при однократном форсированном выдохе можно получить приближенную зависимость:

где Qтах — максимальная объемная скорость при выдохе.

Из-за наличия утечек эта зависимость существенно искажается. Однако из нее можно видеть, что перемещение пластины, а вместе с ней и указателя, который перемещается за счет воздействия на него выступа пластины, несет информацию об объемной скорости при выдохе. При достижении максимальной объемной скорости при вы­дохе сила К достигает максимума. В последующей стадии выдоха, так как сила К уменьшается, пластина остается неподвижной, и с помо­щью указателя по шкале определяется максимальное значение объ­емной скорости в процессе выдоха. Диапазон измерений таких пикфлоуметров составляет 0—350 и 0—700 л/м. С позиции метрологии они являются индикаторами объемной скорости.

Большей точностью обладает пикфлоуметр, схема которого пока­зана на рис. 9.16, б. Он представляет собой дроссельный расходомер, в котором в качестве дросселя используется диафрагма с диаметром отверстия 10 или 20 мм. Корпус спирометра подключен двумя гибки­ми трубками к дифференциальному мембранному манометру, чувст­вительным элементом которого является мембранная коробка, при­чем «плюсовое» давление подводится к внутренней полости этой ко­робки, а «минусовое» — к камере, где располагается мембранная ко­робка. При форсированном выдохе в момент, когда объемная скорость через сужающее устройство достигает максимального зна­чения, перепад давлений на диафрагме также достигает максималь­ного значения, т. е. наблюдается максимальный перепад давлений, значение которого измеряется мембранным дифференциальным ма­нометром. После достижения в процессе форсированного выдоха максимальной объемной скорости разность давлений Р1 — Р2 умень­шается (давление Р2 близко к атмосферному). При этом закрывается обратный клапан, и положение стрелки дифференциального мано­метра уже не изменяется, т. е. запоминается максимальный перепад давлений. Так как шкала дифференциального манометра отградуи­рована в единицах расхода газа, то по углу отклонения стрелки опре­деляют максимальное значение объемной скорости. Впоследствии показания дифференциального манометра постепенно уменьшаются за счет утечки газа через обратный клапан. Для быстрого возвраще­ния спирометра в исходное положение служит вентиль, с помощью которого внутренняя полость мембранной коробки сообщается с ат­мосферой. Погрешность измерений таких спирометров ± (5—10) %.

Наиболее совершенными являются спирометры, цифровые микропроцессорные или компьютерные флоуспирометры, в составе которых имеются цифровое вычислительное уст­ройство и соответствующие устройства ввода-вывода.

Выпускаются карманные, переносные и стационарные цифровые флоуспирометры с разными информационными возможностями. Все флоуспирометры содержат блок измерения объемного расхода и блок обработки и отображения информации.

В простейших моделях флоуспирометров, например в карман­ных, оба блока размещаются в общем корпусе.

На рис. 9.17, а показана упрощенная схема цифрового флоуспирометра. Как видно из рисунка, такой спирометр содержит два на­званных выше блока. При этом в блоке измерения расхода располага­ется тот или иной датчик расхода (пневмотахометрический датчик). Здесь применяют различные дроссельные, ультразвуковые, тепло­вые, турбинные датчики, а также датчики скоростного напора. В не­которых моделях флоуспирометров датчики расхода нагреваются с помощью электронагревателя для предотвращения конденсации в них паров воды, содержащихся в выдыхаемом газе (система нагрева­ния для упрощения рисунка не показана).

При спокойном дыхании сигнал, вырабатываемый блоком изме­рения расхода, имеет форму, показанную на рис. 9.17, б.


Рис. 9.17. Схема цифрового флоуспирометра: 1 — блок измерения расхода; 2— прищепка; 3 — блок обработки и отображения информации; 4 устройство измерения сигнала датчика расхода; 5—датчикдавления; 6, 7—электронные усилите ли; 8 — мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь; 9 — цифровое вычислительное уст­ройство; 10 — устройство отображения информации; II — клавиатура; 12 — принтер

Процедура исследований с помощью флоуспирометров напоми­нает таковую при записи обычных спирограмм. После некоторого пе­риода спокойного дыхания пациент делает максимальный вдох, а за­тем — форсированный выдох. В блоке обработки и отображения ин­формации воспринимается сигнал датчика расхода. Затем этот сиг­нал усиливается, преобразуется в цифровую форму и вводится в цифровое вычислительное устройство. В это же устройство после со­ответствующего преобразования вводится сигнал датчика давления. В вычислительном устройстве осуществляется обработка сигнала датчика расхода с учетом статической характеристики последнего.

Например, если в качестве датчика расхода используется дроссель­ный с сужающим устройством, то из сигнала датчика извлекается квадратный корень. Для приведения значения расхода к нормальным условиям осуществляется его коррекция с учетом сигнала датчика давления. Для этого используется выражение

,

где Qн — объемный расход газа в нормальных условиях; Q — изме­ренное значение объемного расхода газа; Р — абсолютное давление, вычисленное по сигналу Рс датчика давления (Р = Ра + Рб), где Ра — давление, вычисленное по сигналу датчика давления; Рб — баромет­рическое давление; Рн — давление, принятое за нормальное.

Полученный после этого сигнал интегрируется во времени, что в соответствии с выражением (1) позволяет определить текущее зна­чение объема газа. По результатам непрерывного измерения объем­ного расхода и вычисления объема при вдохе и выдохе строится так называемая зависимость (петля) «поток — объем» (рис. 9.17, в), ко­торая отображается на экране дисплея устройства отображения ин­формации. Кроме этого, на экране графического дисплея часто ото­бражается кривая К(г), показанная на рис. 9.17, г. На графиках 9.17, в и 9.17, г одновременно отображаются кривые, соответствующие норме Н (кривые показаны сплошной линией) и полученные при об­следовании конкретного пациента (кривая П показана пунктирной линией). Форма кривой «объемная скорость — объем» и ее отличие от нормальной для конкретного пациента широко используется для диагностики заболеваний дыхательной системы.

Цифровые флоуспирометры позволяют на основе измерений объемной скорости и вычисления объема газа определить наряду с основными показателями классической спирометрии пиковые, мгновенные и средние значения объемной скорости, соответствую­щие 25, 50 и 75 % ФЖЕЛ, и некоторые другие показатели. Значения этих показателей выводятся по окончании обследования на экран дисплея.

Вся перечисленная графическая информация и результаты расче­тов показателей печатаются на бумаге с помощью специализирован­ного принтера, входящего в состав цифрового флоуспирометра.

Рассмотренные процедуры измерений, обработки, отображения и документирования могут быть выполнены с помощью компьютера при подключении к последнему датчиков расхода и давления выды­хаемого и вдыхаемого газа.

В упрощенной модификации спирометров предусматривается отображение только кривой, показанной на рис. 19.7, в, или только верхней части этой кривой. В карманных спирометрах вместо графи­ческого дисплея используется только цифровое отсчетное устройст­во, на котором по вызову отображается информация, например, о следующих показателях (см. рис. 19.7, в): ФЖЕЛ, ПОСвыд, ОФВь ОФВ2, ОФВ3, ОФВ,/ФЖЕЛ и др.

Относительная погрешность измерений различных показателей флоуспирометрами составляет ±(3—6) %.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Аналоговые и цифровые элекронные измерительные приборы и преобразователи

Тема.. Аналоговые и цифровые элекронные измерительные приборы и преобразователи Принципы и средства электрических измерений..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Трансформаторные преобразователи

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Электромеханические измерительные приборы
Электромеханические измерительные приборы являются аналоговыми средствами измерений. В их работе используется метод прямого измерительного преобразования. Принцип действия электро-механических изме

Магнитоэлектрические измерительные приборы.
Принцип действия магнитоэлектрических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного

Электромагнитные измерительные приборы
Принцип действия электромагнитных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечни

Электростатические измерительные приборы.
Принцип действия электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии двух электрически заряженных тел. На рис. 5 приведена конструкция электростатического измерительного прибора. Ос

Электродинамические измерительные приборы.
Принцип действия электродинамических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек, по которым протекают измеряемые токи (рисунок 6). &nb

Аналоговые электронные вольтметры
Принцип действия аналоговых электронных вольтметров состоит в усилении сигнала измеряемого напряжения и измерении сигнала, полученного в результате этого усиления. Они являются обычно приборами пря

Аналоговые электронные частотомеры.
Принцип действия одного из наиболее распространенных аналоговых электронных частотомеров состоит в накапливании на конденсаторе электрического заряда, пропорционального измеряемой частоте электриче

Аналоговые электронные омметры
В основе работы электронных омметров лежит преобразование измеряемого сопротивления в напряжение постоянного тока, усиление и измерение этого напряжения. Омметры предназначаются для измерений актив

Цифровые электронные измерительные приборы
Цифровые электронные измерительные приборы - это измерительные приборы, в которых входной измеряемый электрический сигнал преобразуется в дискретный электрический выходной сигнал и представляется в

Цифровые частотомеры
Принцип действия цифровых частотомеров основан на преобразовании переменного напряжения, частоту которого нужно измерять, в последовательность однополярных импульсов с частотой следования, равной,

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы - это измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возникающих при протекани

Электрокардиографы
Электрокардиограф - это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерными точками поверхности тела человека. Появление этих

Электроннолучевой осциллограф
Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и ф

Устройство и принцип работы кинескопа.
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп (рисунок 15), который работает по следующему принципу:

Угол отклонения луча
Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит

Ионная ловушка
Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую ма

Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор
В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа

Принцип работы телевизионного приемника
Прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков. Структурная схема телевизионного приемника показана на рисунке 16.

Принцип действия универсальных осциллографов
Упрощенная функциональная схема универсального осциллографа представлена на рис. 5. Рис. 5. На ЭЛТ обозна

Основные характеристики осциллографов. Основные параметры канала Y.
1. Коэффициент отклонения – отношение амплитуды входного сигнала к видимому отклонению луча. . 2. Полоса пропускания

Основные параметры канала Х.
Коэффициент развертки – отношение времени сигнала к отклонению луча, вызванному направлением развертки за это время. Например: для

Измерение частоты по фигурам Лиссажу.
Чтобы измерить частоту периодического переменного напряжения при помощи осциллографа С1-5 необходимо: 1. Подать напряжение на вход Y. Установить переключатель режима развё

Электроннолучевой осциллограф
Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и ф

Светолучевой осциллограф
  Шлейфовый осциллограф, светолучевой, вибраторный осциллограф, прибор для визуального наблюдения и автоматической регистрации фотографическим методом физических процессов (например,

Устройство и принцип работы кинескопа
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп, который работает по следующему принципу :

Угол отклонения луча
Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит

Ионная ловушка
Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую ма

Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор
В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа

Принцип работы телевизионного приемника
Но прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков, Рис.2.4 Структурная схема телевизионного приемника

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы — это измери­тельные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возни­кающих при протека

Электрокардиографы
  Электрокардиограф — это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность по­тенциалов между характерными точками поверхности тела человек

Устройство и принцип работы
Принцип действия прибора основан на прямом усилении и регистрации в виде кривой (электрокардиограммы) напряжения сигналов, снимаемых с электродов, наложенных на тело пациента. Электрокарди

Резистивные преобразователи
В работе резистивных преобразователей используют различные эффекты, вызывающие изменение активного электрического сопротивления под действием перемещения. Простейшим резистивным преобразов

Тензорезистивные преобразователи
В основе работы тензорезистивных преобразователей перемещений лежит тензоэффект (лат. tendere – натягивать, напрягать), который заключается в изменении электрического сопротивления пр

Емкостные преобразователи
В работе емкостных измерительных преобразователей используется изменение емкости конденсатора при воздействии линейных или угловых перемещений на один из его электродов. На рис. 7.3 приведены схемы

Индуктивные преобразователи
В работе индуктивных преобразователей используется изменение индуктивности некоторой магнитной системы при воздействии на ее элементы перемещений или возникновении деформации этих элементов.

Основные положения хроматографии
Хроматография – это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами –подвижной и неподвижной. Неподвижной (

Газовая хроматография
Газовая хроматография – метод разделения летучих, термостабильных соединений. Этим требованиям отвечает около 5% известных органических соединений, но именно эти соединения

Структура хроматограммы.
Рис.12.4 Типичная хроматограмма. Прохождение в детекторе газа-носителя без пробы на хроматограмме отражается фо

Развития хроматографии в Йошкар-Оле
В октябре 1978 года в ОКБ приборов контроля и автоматики Главного управления микробиологической промышленности, расположенном в городе Йошкар-Ола, по приказу НПО «Биопрепарат» был создан конструкто

Кран-дозатор для газовых проб
Кран-дозатор для ввода газовых проб предназначен для ввода в хроматограф газа, находящегося под избыточным давлением. Краны отличаются количеством ходов (4, 6, 8, 10, 12) и имеют два положения «Отб

Модуль ДТП (детектор по теплопроводности)
Модуль предназначен для анализа методом газовой хроматографии с насадочными колонками большинства органических соединений, в т.ч. постоянных газов, легких углеводородов, спиртов и спиртсодержащих с

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги