Общие сведения об измерительных механизмах. Конструкция и принцип действия приборов

Электростатические измерительные механизмы основаны на использовании энергии электрического поля системы нескольких заряженных тел. По существу электростатический измерительный механизм представляет собой конденсатор с системой неподвижных и подвижных электродов. Если к измерительному механизму приложено напряжение U, то между подвижными и неподвижными обкладками конденсатора возникает сила F, которая действует в направлении увеличения емкости и перемещает подвижной электрод. Это перемещение служит мерой измеряемого напряжения.

Таким образом, электростатический измерительный механизм отличается от измерительных механизмов всех других систем, принцип действия которых основан на взаимодействии магнитных полей (приборы магнитоэлектрической, электромагнитной и других систем), тем, что напряжение непосредственно создает усилие, отклоняющее подвижную часть измерительного механизма, в то время как все другие измерительные механизмы являются практически измерителями тока.

Существует большое многообразие конструктивных решений, которые могут быть положены в основе построения различных приборов с электростатическими механизмами. Для удобства их дальнейшего рассмотрения, анализа и сравнения целесообразно их сгруппировать. Классификационная схема рассматриваемых приборов приведена на рисунке 4.24. Как и в любом электромеханическом измерительном механизме, принципиально возможно создание систем, подвижная часть которых может работать как в режиме, отличном от собственного резонанса (будем называть такие приборы внерезонансными), так и в режиме, при котором собственная частота системы совпадает с частотой измеряемого сигнала (резонансные приборы). Анализируя основные принципы работы приборов данной системы необходимо отметить, вращающий момент пропорционален изменению емкости с изменением угла поворота. Изменение емкости может вызываться следующими факторами:

– Изменением рабочей площади электродов.

– Изменением расстояния между электродами.

– Изменением диэлектрической проницаемости между электродами.

– Одновременным изменением рабочей площади электродов и расстояния между ними.

Рис. 4.24. Классификация электростатических приборов