Конструкции первичных измерительных преобразователей

По конструкции первичные преобразователи разделяются на преобразователи для автоматического и ручного контроля. Преобразователи для автоматического контроля имеют специфическую конструкцию. Их корпуса предназначены для установки непосредственно на технологическом оборудовании.

Преобразователи для ручного контроля должны отвечать ряду очевидных специфических требований:

- преобразователи должны быть удобны для использования, хорошо лежать в руке, обеспечивать обзор при контроле, их использование в течение длительного времени не должно утомлять оператора;

- конструкция преобразователей должна устранять влияние качания руки оператора, неточности установки;

- хрупкие элементы должны быть надежно защищены от случайных ударов при использовании.

При разработке конструкции преобразователей следует учесть ряд факторов. Чувствительный элемент должен быть надежно защищен от повреждений и деформаций. Даже незначительное перемещение или изменение формы и положения обмоток может привести к нарушению метрологических характеристик преобразователя. Это особенно актуально в случае использования в конструкции преобразователя ферритовых элементов. Во избежание этого витки обмоток должны фиксироваться эпоксидным или другим клеем, что обеспечит надежное удержание витков обмоток и их сердечников. От боковых ударов и царапин витки обмоток закрываются другими конструктивными элементами преобразователя. Механические нагрузки распределяются так, чтобы они не воздействовали на обмотки преобразователя.

Преобразователь контактирует с поверхностью объекта контроля, что может приводить к истиранию контактирующего элемента преобразователя, который должен обеспечивать долговременную безотказную работу, а его истирание не должно приводить к искажению сигналов преобразователя. Решение этой задачи обеспечивается двумя методами. Первый - использование вставок из твердых материалов, например, керамики, стеклонаполненных материалов, корунда, сапфировых, рубиновых камней или колец. Иногда, если это возможно, используются стержни, выполненные из твердых марок стали или других сплавов, в ряде случаев с хромовым покрытием. Второй – это использование сменных защитных насадок, например, защитных колпачков, изготавливаемых из пластиков с низким истиранием и хорошим скольжением. Защиту можно комбинировать, используя сменные керамические колпачки. Для уменьшения и нормирования давления на контактирующий элемент преобразователи делают подпружиненными.

В ряде случаев, при измерении толщины хрупких покрытий, требуется обеспечить защиту уже не только контактирующего элемента преобразователя, но и поверхности объекта контроля. Для этого контактирующие элементы преобразователя делаются закругленными, без острых выступов. В случае, если контролируемое покрытие мягкое, например только что нанесенная краска, контактирующая поверхность делается плоской с нормированной площадью.

Проводники, соединяющие чувствительный элемент со вторичным преобразователем не должны искажать сигналы с преобразователя. Это в первую очередь относится к высокочастотным преобразователям и преобразователям с электрическими схемами балансировки. Для решения этой проблемы используются экранированные проводники, витые пары, либо вообще отказываются от использования длинных проводников. В этом случае чувствительный элемент помещают внутри корпуса самого прибора, либо помещают часть электронных цепей в корпус самого преобразователя.

Элементы, удерживающие обмотки и сердечник, а так же сам сердечник должны обеспечивать термостабильность. Для этого используются термостабильные ферриты, пластики с малым температурным расширением, конструкция разрабатывается такой, чтобы температурные деформации не приводили к смещению витков обмоток. Так же для уменьшения влияния температуры на показания прибора применяется ряд методических приемов, которые будут описаны позже.

При установке преобразователя на контролируемый объект необходимо обеспечить перпендикулярность оси преобразователя поверхности объекта контроля, для исключения дополнительных погрешностей. Для обеспечения перпендикулярной установки преобразователей используются удерживающие приспособления или подпружиненные оснастки.

Корпус преобразователя должен быть удобным, эргономичным. Для удержания преобразователя в руках не должно требоваться значительных усилий. Поверхность преобразователя не должна быть скользкой. Размер корпуса должен соответствовать размерам привычных людям вещей. Преобразователь не должен быть тяжелым, а его кабель не должен мешать оператору.

Рассмотрим примеры конструкций ряда преобразователей.