Расчёт параметров измерительных устройств

Расчёт точности измерительного устройства возможен, если известны его параметры. Поэтому расчёт параметров должен предшествовать расчёту точности.

Рассмотрим порядок расчёта параметров измерительного преобразователя для случая с последовательным соединением преобразователей. С точки зрения структурного метода расчёта измерительная цепь средства измерения является структурной схемой.

Выполним расчёт параметров измерительного преобразователя с допускаемой погрешностью T_ип = 0,001мм, ценой деления с = 0,001 мм и пределами измерения Х_n = 0,05 мм.

● Сначала разработаем принципиальную схему измерительного преобразователя, воспользовавшись данными табл. 3.1 о преобразователях геометрических величин.

Принципиальная схема преобразователя представлена на рис. 3.12 а. Входной сигнал Х поступает к измерительному наконечнику стержня 2, перемещает его в направляющих корпуса 1, что вызывает поворот рычага 3 и связанного жёстко с ним зубчатого сектора 4. Зубчатый сектор заставляет вращаться стрелочную трибку (шестерню) 5, на оси которой находится стрелка 6. Конец стрелки является указателем, перемещение которого относительно круговой шкалы 7 является выходным сигналом Y.

а) принципиальная схема: 1 – корпус; 2 – измерительный стержень; 3 – рычаг синусный; 4 – сектор зубчатый; 5 – трибка (шестерня) стрелочная; 6 – стрелка; 7 – круговая шкала; б) первичный синусный рычажный преобразователь; в) промежуточный зубчатый преобразователь; г) выходной преобразователь стрелка – шкала, хранящий единицу длины 0,001 мм;

д) структурная схема

Рис. 3.12. К расчёту параметров измерительного преобразователя

· Выделим отдельные преобразователи устройства и определим их функции преобразования.

Структурная схема измерительного устройства изображена на рис. 3.12 д.

Измерительный преобразователь состоит из трёх структурных преобразователей: синусного рычажного, зубчатого и стрелки-шкалы.

· Основное требование к каждому преобразователю – это требование к его точности. Поскольку в преобразователях действуют различные величины (длина и угол), то их погрешности для расчёта лучше выразить в приведённых погрешностях.

Приведённая допускаемая погрешность измерительного преобразователя в пределах диапазона измерения по выходу

складывается из приведённых погрешностей трёх преобразователей. Принимая их приведённые погрешности на этапе проектирования равными, находим

d₁ = d₂ = d₃ = d_ип / 3 = 1% / 3 = 0,3%

· Первичный преобразователь (рис. 3.12 б) представляет собой рычажный синусный механизм, преобразующий входной сигналХ в угол поворота рычага a по функции

a = arcsin X/q₃,

где q₃ – длина синусного рычага.

Для уменьшения нелинейности функции преобразования до 0,1%, углы поворота рычага, или пределы измерения выходного сигнала преобразователя a_n, не должны превышать значений