Экспериментальное определение конструктивно-технологических параметров стрелочных электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

- дата и время последнего запуска прибора в режим счёта, последнего сброса архивных и накопленных значений;

- режим копирования данных;

- пуск, остановка режима счёта тепловычислителя;

- сброс архивных и накопленных значений;

- пароль для входа в режим редактирования параметров;

- режим тестирования тепловычислителя;

- описание каждого трубопровода системы: обслуживается или нет, подающий, обратный или трубопровод подпитки в схемах с вычислением тепловой энергии, отдельный трубопровод (режим счётчика) в схемах без вычисления тепловой энергии;

- описание датчиков расхода: тип датчика (с частотным или импульсным выходным сигналом); верхнее значение частоты, максимальное значение расхода, вес импульса, константное (договорное) значение расхода;

- описание датчиков температуры: тип датчика (платиновый, медный), сопротивление датчика, константное (договорное) значение температуры;

- описание датчиков избыточного давления: присутствует или отсутствует, максимальное значение давления, константное (договорное) значение давления;

- управление режимом работы приборных уставок: верхняя и нижняя уставки по расходу, температуре и давлению.

Прибор работает при температуре окружающего воздуха +5...+50 °С и влажности до 98 %. ТВ обеспечивает измерение сигналов электрических величин:

- частоты (количества импульсов) по 4-м каналам измерения объёмного расхода;

- силы тока по 2-м каналам измерения избыточного давления.

- сопротивления по 4-м каналам измерения температуры.

Прибор измеряет следующие сигналы:

- частотные сигналы в диапазоне 0 — 2500 Гц и количество импульсов с частотой следования 0 - 200 Гц с погрешностью 0,1 %;

-постоянный ток в диапазоне 4...20 мА с погрешностью 0,] %;

- электрическое сопротивление в диапазоне 20...200 Ом с погрешностью 0,1 %;

- реальное время с погрешностью 0,01 %.

Тепловычислитель преобразовывает сигналы

электрических величин в показания измеряемых параметров с относительной погрешностью не хуже 0,01 %. Вычисления массового расхода, тепловой мощности, накопленной массы, тепловой энергии производится с точностью 0,2 %.

Описанный тепловычислитель серийно производится на ООО «Тисса» и используется в учебном процессе на кафедре измерительно-вычислительных комплексов. В настоящее время ведётся работа по созданию теплосчетчика на базе рассмотренного тепловычислителя и спроектированного ранее расходомера «Эра».

Виноградов Александр Борисович, кандидат технических на)-’к, доцент кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ. Имеет публикации по вопросам разработки микропроцессорные измерительных приборов и систем.

Редькин Павел Павлович, окончил радиотехнических факультет Ленинградского института авиационного приборостроения. Область интересов — проектирование электронной аппаратуры на микропроцессорах.

УДК 621.317

А. А. НОВИКОВ, В. А. ТИХОНЕНКОВ, О. Д. НОВИКОВА,

И. А. НОВИКОВА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Рассмотрен способ экспериментального определения основных динамических характеристик механических колебательных систем электроизмерительных приборов, основанный на анализе вынужденных колебаний.

В производстве стрелочных электроизмеритель- занимающих значительную часть в общем объёме

ных приборов (СЭП) магнитоэлектрической системы, используемых средств измерений, возникают задачи,

----------------- в которых необходимо определение динамических И

© Новиков А. А., Тихоненков В. овикова .Д., конструктивно-технологических параметров. Так,

Новикова И. А.. 2004

например, при поверке СЭП в динамическом режиме для уменьшения погрешности требуется определение таких динамических характеристик, как степень успокоения Р и собственная круговая частота колебании со„ механической системы, которую образует подвижная часть СЭП [1, 2]. В задачах коррекции технологического процесса сборки и автоматического уравновешивания используются такие конструктивно-технологические параметры, как удельный противодействующий момент —И', момент инерции подвижной части У, коэффициент сопротивления р.

Известны два метода экспериментального определения основных динамических характеристик колебательных систем. Первый метод заключается в возбуждении свободных колебаний и анализе затухающих колебаний, на основании которого определяют искомые динамические характеристики [1, 2, 3]. Для СЭП магнитоэлектрической системы при этом используется принцип обратимости, по которому СЭП работает как генератор, формирующий на рабочей обмотке электрический сигнал, пропорциональный угловой скорости подвижной части прибора, совершающей вращательные колебания. Такой подход обоснован и даёт хорошие результаты для СЭП, рабочая обмотка которых содержит достаточно большое количество витков, от чего зависит уровень выходного сигнала. Для маловитковых СЭП такой подход требует большого усиления сигнала, что приводит к снижению точности определения характеристик. Кроме того, на процесс затухающих колебаний влияет и трение в опорах на кернах, что также приводит к потерям в точности.

Второй метод состоит в возбуждении вынужденных колебаний подвижной системы СЭП и использовании для анализа и определения динамических характеристик тех или иных экспериментальных частотных характеристик [4].

Рассмотрим возможность использования режима вынужденных колебаний подвижной части СЭП для экспериментального определения динамических характеристик и конструктивно-технологических параметров.

На основе теоремы об изменении главного момента количества движения твёрдого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, запишем дифференциальное уравнение движения подвижной части СЭП [5], находящейся под действием гармонической возмущающей пары сил, векторный момент которой совпадает с осью вращения.

И

ф + 2пф + к2(р = Ьз1п(р14-5).

О)

Рассмотрим только частное решение уравнения (1), представляющее собой вынужденные колебания, имеющие частоту возмущающей пары сил. Как показано в работе [5] при установившемся режиме, имеем решение:

ф2 = а Бт(р1 + 5 - в),

а =

1

+

№ =

2пр

к! 1 ’

-р~

Обозначив отношения

р/к = I, п/к= у, а о

получим:

= И/к2,

А.—а/а

о>

х =

1

-z2)2+4v2z2

2\г \-х:

(2)

где

Отметим с точки зрения поставленной задачи, тот факт, что сдвиг фаз между вынужденными колебаниями подвижной части и вынуждающей парой сил при г=] чётко равен п/2 и не зависит от V', а также от наличия момента сил трения в опорах прибора. Таким образом, изменяя г и наблюдая за величиной £, можно определить собственную частоту к механической колебательной системы, которую образует подвижная часть СЭП, а задавая определённую расстройку относительно г=1 в виде 11=1 ± А 1 и фиксируя получившийся сдвиг фаз £/ = (п/2)е ± Ас, экспериментально определяется и величина к При этом возможен контроль V и по амплитудно-частотной характеристике процесса вынужденных колебаний.

Для возбуждения вынужденных колебаний по угловой координате (р в приборах магнитоэлектрической системы может быть использован прямой способ подачи гармонического напряжения или тока на рабочую обмотку прибора [3], с учётом того, чтобы амплитудное значение (р находилось в диапазоне 1-^2°. Для фиксации сдвига фаз необходим датчик угла поворота подвижной части, который может быть построен на взаимодействии рабочей обмотки прибора с электромагнитным полем возбуждающей катушки, заиитанной переменным напряжением частотой

кГц. При этом в рабочей обмотке наводится эдс, величина которой пропорциональна синусу угла между плоскостью рамки прибора и направлением потока Ф возбуждающей катушки. При колебательном движении подвижной части СЭП наводимая в рабочей обмотке эдс частотой /еозд будет промодули-рована по амплитуде частотой угловых колебаний подвижной части. Рациональным выбором рабочей точки на характеристике датчика, величины питающего напряжения возбуждающей катушки и коэффициента усиления удается получить необходимый сигнал и для маловитковых приборов.

Пусть величины

1Г=По=а/(21) к=к0=^(сП) (3)

получены при вертикальной ориентации оси вращения подвижной части. Для определения конструктив-но-технологических параметров используем метод смещённых частот и метод физического маятника. Выберем пробный груз известной массы и малых геометрических размеров, т. е. его момент инерции будем считать равным , где г - расстояние от

пробного груза до осп вращения подвижной части СЭП. После закрепления пробного груза общий момент инерции J^= ./+шг и для этой колебательной системы аналогично определяем:

а

П, =

. кг =

(4)

2(7+ тг2) ‘ ) + тг

Далее переводим ось вращения подвижной части в горизонтальную плоскость при сохранении положения статического равновесия, т. е. вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести механической системы «подвижная часть - пробный груз», проходит и через её ось вращения. В этом положении вновь определяются:

а

П2 =

с + гш^ 1 + тг2

(5)

2(1 + тг )

Из этих трёх опытов и определяется конструктивно-технологические параметры:

] =

&

X

Тг

-І)2^

(к; -к^т^к? _ тг2 № (к2-кг)к;

(--1)

п

а=2п0 -I,

с=1-к^,

г=

^ -к?) кЖ-Ф'

Эти параметры могут быть определены и по методу свободных колебаний, где определяется фактор затухания колебаний

пТ

а.

*П =

= е 2

а:

І+1

и время Т/2. После чего становится возможным определение собственной частоты к. Следует отметить, что эти параметры определяются тодько для приборов с колебательным характером переходного процесса, а приборы с апериодическим характером ис-

УДК 531.787

В. Н. ШИВРИНСКИЙ

следуются только способом анализа вынужденных колебаний.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

]. Медведев, Г.В. Щитовые магнитоэлектрические приборы, пригодные для организации автоматизированного производства / Г. В. Медведев, В. А. Мишин. - Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 1996. - 130 с.

2. Киселев, С. К. Автоматическая поверка стрелочных электроизмерительных приборов в динамических режимах / С. К. Киселёв, Г. В. Медведев. В. А. Мишин. - Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 1996. - 119с.

3. Мишин, В. А. Контроль и управление качеством производства магнитоэлектрических приборов / В. А. Мишин, Д. М. Белый. - Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1980. - 136 с.

4. Мякишев, Г.Н. Динамика тонкостенных конструкций с отсеками, содержащими жидкость / Г. Н. Мякишев, Б. И. Рабинович. М.: Машиностроение, 1971. - 564 с.

5. Лойцянский, Л. Г. Курс теоретической механики. Т.2 / Л. Г. Лойцянский, А. И. Лурье. - М.: Наука, 1983.-640 с.

Новиков Александр Алексеевич, старший преподаватель кафедры «Измерительно-

вычислительные комплексы» УлГТУ. Имеет публи-

кации в области автоматизации технологических процессов сборки электроизмерительных приборов.

Тихопенков Владимир Андреевич, кандидат

технических наук, доцент кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ. Область научных интересов - датчиковая аппаратура и ИВК.

Новикова Ольга Дмитриевна, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика» УлГТУ. Область научных интересов — электромеханика.

Новикова Ирина Александровна, старший преподаватель кафедры «Измерительно-

вычислительные комплексы » УлГТУ'. Область научных интересов - электромеханика.

ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ СРЕДЫ НА ДВИЖУЩЕМСЯ ОБЪЕКТЕ

ОКРУЖАЮЩЕЙ

Рассматривается динамический способ измерения статического давления на подвижном объекте, основанный на измерении давления полного аэродинамического торможения и давлений дросселированного потока.

В настоящее время на вертолётах применяются

© Шивринский В. Н., 2004

«самолётные» приёмники воздушного давления (ПВД), которые не позволяют в полной мере использовать положительные качества летательного аппарата. Известно, что самолётные ПВД работают в доста-