બિન-વિદ્યુત જથ્થાના વિદ્યુત માપન

વિદ્યુત પદ્ધતિઓ દ્વારા વિવિધ બિન-વિદ્યુત જથ્થાઓ (વિસ્થાપન, બળ, તાપમાન, વગેરે) નું માપન ઉપકરણો અને સાધનોની મદદથી હાથ ધરવામાં આવે છે જે બિન-ઇલેક્ટ્રીક જથ્થાને વિદ્યુત આધારિત જથ્થામાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે વિદ્યુત માપન સાધનો દ્વારા માપવામાં આવે છે. માપેલ બિન-ઇલેક્ટ્રીક જથ્થાના એકમોમાં માપાંકિત બેલેન્સ.

માપેલા જથ્થાના પ્રભાવ હેઠળ કોઈપણ વિદ્યુત અથવા ચુંબકીય પરિમાણ (પ્રતિરોધકતા, ઇન્ડક્ટન્સ, કેપેસીટન્સ, ચુંબકીય અભેદ્યતા, વગેરે) ના ફેરફારના આધારે પેરામેટ્રિકમાં વિભાજિત થયેલ બિન-ઇલેક્ટ્રિક જથ્થાને ઇલેક્ટ્રિકલ અથવા સેન્સરમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને એક જનરેટર જેમાં માપેલ બિન-ઇલેક્ટ્રીક જથ્થો e માં રૂપાંતરિત થાય છે. વગેરે (ઇન્ડક્શન, થર્મોઇલેક્ટ્રિક, ફોટોઇલેક્ટ્રિક, પીઝોઇલેક્ટ્રિક અને અન્ય). પેરામેટ્રિક કન્વર્ટરને વિદ્યુત શક્તિના બાહ્ય સ્ત્રોતની જરૂર હોય છે, અને જનરેટર એકમો પોતે પાવર સ્ત્રોત છે.

સમાન ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ વિવિધ બિન-વિદ્યુત જથ્થાઓને વિપરીત રીતે માપવા માટે કરી શકાય છે, કોઈપણ બિન-વિદ્યુત જથ્થાનું માપન વિવિધ પ્રકારના ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે.

કન્વર્ટર અને વિદ્યુત માપન ઉપકરણો ઉપરાંત, બિન-ઇલેક્ટ્રીક જથ્થાને માપવા માટેના સ્થાપનોમાં મધ્યવર્તી જોડાણો હોય છે - સ્ટેબિલાઇઝર્સ, રેક્ટિફાયર, એમ્પ્લીફાયર, માપન પુલ વગેરે.

રેખીય વિસ્થાપનને માપવા માટે, ઇન્ડક્ટિવ ટ્રાન્સડ્યુસર્સનો ઉપયોગ કરો - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉપકરણો જેમાં ઇલેક્ટ્રીક અને મેગ્નેટિક સર્કિટના પરિમાણો બદલાય છે જ્યારે ફરતા ભાગ સાથે જોડાયેલા ફેરોમેગ્નેટિક ચુંબકીય સર્કિટ અથવા આર્મેચરને ખસેડવામાં આવે છે.

નોંધપાત્ર વિસ્થાપનને વિદ્યુત મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, મૂવેબલ ફેરોમેગ્નેટિક ટ્રાન્સલેશનલી મૂવિંગ મેગી-કન્ડક્ટર સાથે ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (ફિગ. 1, a). ચુંબકીય સર્કિટની સ્થિતિ કન્વર્ટરની ઇન્ડક્ટન્સ (ફિગ. 1, b) નક્કી કરે છે અને તેથી, તેની અવબાધ, પછી વિદ્યુત ઊર્જાના સ્ત્રોતના સ્થિર વોલ્ટેજ સાથે સતત આવર્તનના વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સાથે સર્કિટને ફીડ કરે છે. કન્વર્ટર, વર્તમાન અનુસાર ચુંબકીય સર્કિટ સાથે યાંત્રિક રીતે જોડાયેલા ભાગની હિલચાલનું અનુમાન કરવામાં આવે છે ... સાધનનો સ્કેલ માપનના યોગ્ય એકમોમાં ગ્રેજ્યુએટ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે મિલીમીટર (એમએમ).

ચોખા. 1. મૂવેબલ ફેરોમેગ્નેટિક મેગ્નેટિક સર્કિટ સાથે ઇન્ડક્ટિવ કન્વર્ટર: a — ઉપકરણનો ડાયાગ્રામ, b — તેના ચુંબકીય સર્કિટની સ્થિતિ પર કન્વર્ટરના ઇન્ડક્ટન્સની અવલંબનનો ગ્રાફ.

નાના વિસ્થાપનને વિદ્યુત માપન માટે અનુકૂળ મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, વેરિયેબલ એર ગેપવાળા ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ ઘોડાની નાળના રૂપમાં કોઇલ અને આર્મેચર (ફિગ. 2, એ) સાથે થાય છે, જે ફરતા ભાગ સાથે નિશ્ચિતપણે જોડાયેલ છે. આર્મચરની દરેક હિલચાલ કોઇલ (ફિગ. 2, બી) માં / વર્તમાનમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે, જે વિદ્યુત માપન ઉપકરણના સ્કેલને માપનના એકમોમાં માપાંકિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, માઇક્રોમીટરમાં (μm), સ્થિર આવર્તન સાથે સતત વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ પર.

ચોખા. 2. ચલ એર ગેપ સાથે ઇન્ડક્ટિવ કન્વર્ટર: a — ઉપકરણનો ડાયાગ્રામ, b — ચુંબકીય સિસ્ટમમાં એર ગેપ પર કન્વર્ટરના કોઇલના વર્તમાનની અવલંબનનો ગ્રાફ.

બે સરખા ચુંબકીય પ્રણાલીઓ અને એક સામાન્ય આર્મેચર સાથેના વિભેદક ઇન્ડક્ટિવ કન્વર્ટર, સમાન લંબાઈના હવાના અંતર સાથે બે ચુંબકીય સર્કિટમાં સમપ્રમાણરીતે સ્થિત છે (ફિગ. 3), જેમાં આર્મચરની તેની મધ્યમ સ્થિતિથી રેખીય હિલચાલ બંને હવાના અંતરને બદલે છે. સમાન રીતે, પરંતુ વિવિધ સંકેતો સાથે જે પૂર્વ-સંતુલિત ચાર-કોઇલ એસી બ્રિજના સંતુલનને બગાડે છે. આનાથી પુલના માપન કર્ણના વર્તમાન અનુસાર આર્મેચરની હિલચાલનો અંદાજ કાઢવાનું શક્ય બને છે, જો તે સતત આવર્તનના સ્થિર વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ પર પાવર મેળવે છે.

ચોખા. 3. વિભેદક ઇન્ડક્ટિવ કન્વર્ટરના ઉપકરણની યોજના.

વિવિધ સ્ટ્રક્ચર્સ વાયરના ભાગો અને એસેમ્બલીઓમાં થતા યાંત્રિક દળો, તાણ અને સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિઓને માપવા માટે ઉપયોગ કરો - ટેન્શન ટ્રાન્સડ્યુસર્સ, જે, અભ્યાસ હેઠળના ભાગો સાથે, વિકૃત થઈને, તેમના વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ફેરફાર કરે છે.સામાન્ય રીતે, સ્ટ્રેઈન ગેજનો પ્રતિકાર કેટલાંક સો ઓહ્મનો હોય છે, અને તેના પ્રતિકારમાં સંબંધિત ફેરફાર ટકાનો દસમો ભાગ હોય છે અને તે વિરૂપતા પર આધાર રાખે છે, જે સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદામાં લાગુ દળો અને પરિણામી યાંત્રિક તાણના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.

સ્ટ્રેઇન ગેજ્સ 0.02-0.04 મીમીના વ્યાસવાળા ઉચ્ચ-પ્રતિરોધક ઝિગઝેગ વાયર (કોન્સ્ટેન્ટન, નિક્રોમ, મેંગેનિન) ના સ્વરૂપમાં અથવા 0.1-0.15 મીમીની જાડાઈ સાથે ખાસ પ્રોસેસ્ડ કોપર ફોઇલમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જે સીલ કરવામાં આવે છે. કાગળના બે પાતળા સ્તરો વચ્ચે બેકલાઇટ વાર્નિશ અને હીટ ટ્રીટમેન્ટને આધિન (ફિગ. 4, એ).

ચોખા. 4. ટેનોમીટર: a — ઉપકરણનો આકૃતિ: 1 — વિકૃત ભાગ, 2 — પાતળા કાગળ, 3 — વાયર, 4 — ગુંદર, 5 — ટર્મિનલ્સ, b — અસંતુલિત રેઝિસ્ટર બ્રિજને હાથ સાથે જોડવા માટેનું સર્કિટ.

ફેબ્રિકેટેડ સ્ટ્રેઇન ગેજને ઇન્સ્યુલેટીંગ ગુંદરના ખૂબ જ પાતળા સ્તર સાથે સારી રીતે સાફ કરેલા વિકૃત ભાગ પર ગુંદર કરવામાં આવે છે જેથી ભાગની અપેક્ષિત વિરૂપતાની દિશા વાયર લૂપ્સની લાંબી બાજુઓની દિશા સાથે એકરુપ હોય. જ્યારે શરીર વિકૃત થાય છે, ત્યારે ગુંદર ધરાવતા તાણ ગેજ સમાન વિકૃતિને સમજે છે, જે સેન્સિંગ વાયરના પરિમાણોમાં ફેરફારને કારણે તેના વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ફેરફાર કરે છે, તેમજ તેની સામગ્રીની રચના, જે વાયરના ચોક્કસ પ્રતિકારને અસર કરે છે.

કારણ કે તાણ ગેજના પ્રતિકારમાં સંબંધિત ફેરફાર અભ્યાસ હેઠળના શરીરના રેખીય વિરૂપતા અને તે મુજબ, આંતરિક સ્થિતિસ્થાપક દળોના યાંત્રિક તાણના સીધા પ્રમાણસર છે, તો પછી, માપન કર્ણ પર ગેલ્વેનોમીટરના રીડિંગ્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રી-બેલેન્સ્ડ રેઝિસ્ટર બ્રિજ, જેનો એક હાથ સ્ટ્રેઈન ગેજ છે, તે માપેલા યાંત્રિક જથ્થાના મૂલ્યનો અંદાજ લગાવી શકે છે (ફિગ. 4, b).

પ્રતિરોધકોના અસંતુલિત પુલના ઉપયોગ માટે પાવર સ્ત્રોતના વોલ્ટેજનું સ્થિરીકરણ અથવા વિદ્યુત માપન ઉપકરણ તરીકે મેગ્નેટોઇલેક્ટ્રિક ગુણોત્તરનો ઉપયોગ જરૂરી છે, જેના રીડિંગ્સ પર સ્કેલ પર દર્શાવેલ નજીવા વોલ્ટેજના ± 20% ની અંદર વોલ્ટેજ બદલાય છે. ઉપકરણની કોઈ નોંધપાત્ર અસર નથી.

વિવિધ માધ્યમોના તાપમાનને માપવા માટે થર્મોસેન્સિટિવ અને થર્મોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરો... થર્મોસેન્સિટિવ ટ્રાન્સડ્યુસર્સમાં મેટલ અને સેમિકન્ડક્ટર થર્મિસ્ટર્સનો સમાવેશ થાય છે, જેનો પ્રતિકાર મોટાભાગે તાપમાન પર આધાર રાખે છે (ફિગ. 5, a).

સૌથી વધુ વ્યાપક છે -260 થી +1100 °C ની રેન્જમાં તાપમાન માપવા માટે પ્લેટિનમ થર્મિસ્ટર્સ અને -200 થી +200 °C સુધીના તાપમાનની રેન્જ માટે કોપર થર્મિસ્ટર્સ, તેમજ ઇલેક્ટ્રિકલ રેઝિસ્ટન્સના નકારાત્મક ગુણાંક સાથે સેમિકન્ડક્ટર થર્મિસ્ટર્સ - થર્મિસ્ટર્સ , -60 થી +120 ° સે તાપમાન માપવા માટે, મેટલ થર્મિસ્ટર્સની તુલનામાં ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને નાના કદ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

તાપમાન-સંવેદનશીલ ટ્રાન્સડ્યુસર્સને નુકસાનથી બચાવવા માટે, તેઓને સીલબંધ તળિયાવાળી પાતળી-દિવાલોવાળી સ્ટીલ ટ્યુબમાં મૂકવામાં આવે છે અને અસંતુલિત રેઝિસ્ટર બ્રિજ (ફિગ. 5, બી) ના વાયરો સાથે વાયરને જોડવા માટેનું ઉપકરણ મૂકવામાં આવે છે, જે તેને શક્ય બનાવે છે. માપન કર્ણના વર્તમાન સાથે માપેલા તાપમાનનો અંદાજ કાઢવા માટે. મીટર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા મેગ્નેટોઇલેક્ટ્રિક ગુણોત્તરનો સ્કેલ ડિગ્રી સેલ્સિયસ (°C) માં ગ્રેજ્યુએટ થાય છે.

ચોખા. 5. થર્મિસ્ટર્સ: a — તાપમાન પર ધાતુઓના સાપેક્ષ પ્રતિકારમાં ફેરફારની અવલંબનનો આલેખ, b — થર્મિસ્ટર્સને અસંતુલિત રેઝિસ્ટર બ્રિજના હાથ સાથે જોડવા માટેનું સર્કિટ.

થર્મોઇલેક્ટ્રિક તાપમાન ટ્રાન્સડ્યુસર્સ - થર્મોકોપલ્સ, નાના ઇનું ઉત્પાદન, વગેરે. c. બે અલગ અલગ ધાતુઓના સંયોજનને ગરમ કરવાના પ્રભાવ હેઠળ, તેઓ માપેલા તાપમાનના વિસ્તારમાં રક્ષણાત્મક પ્લાસ્ટિક, ધાતુ અથવા પોર્સેલેઇન શેલમાં મૂકવામાં આવે છે (ફિગ. 6, a, b).

ચોખા. 6. થર્મોકોપલ્સ: a — d ની અવલંબનનો આલેખ, વગેરે. p. થર્મોકોલના તાપમાન માટે: TEP-પ્લેટિનમ-રોડિયમ-પ્લેટિનમ, TXA-ક્રોમેલ-એલ્યુમેલ, THK-ક્રોમેલ-કોપલ, થર્મોકોપલનો ઉપયોગ કરીને તાપમાન માપવા માટે b-એસેમ્બલી ડાયાગ્રામ.

થર્મોકોપલના મુક્ત છેડા સજાતીય વાયરો દ્વારા મેગ્નેટોઈલેક્ટ્રીક મિલીવોલ્ટમીટર સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેનો સ્કેલ ડિગ્રી સેલ્સિયસમાં સ્નાતક થાય છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા થર્મોકોપલ્સ છે: પ્લેટિનમ-રોડિયમ — 1300 ° સે અને ટૂંકા સમય માટે 1600 ° સે સુધી તાપમાન માપવા માટે પ્લેટિનમ, સૂચવેલ શાસનને અનુરૂપ તાપમાન માટે ક્રોમેલ-એલ્યુમેલ — 1000 ° સે અને 1300 ° સે અને ક્રોમેલ- બાસ્ટર્ડ, 600 ° સે અને ટૂંકા ગાળાના - 800 ° સે સુધીના તાપમાનના લાંબા ગાળાના માપન માટે રચાયેલ છે.

વિવિધ બિન-ઇલેક્ટ્રિક જથ્થાઓને માપવા માટેની વિદ્યુત પદ્ધતિઓ. તેઓ વ્યવહારમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, કારણ કે તેઓ ઉચ્ચ માપન ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે, માપેલા મૂલ્યોની વિશાળ શ્રેણીમાં અલગ પડે છે, માપન અને નિયંત્રિત ઑબ્જેક્ટના સ્થાનથી નોંધપાત્ર અંતરે તેમની નોંધણીની મંજૂરી આપે છે, અને હાર્ડ-ટુ-પહોંચના સ્થળોએ માપન કરવાની શક્યતા પણ આપે છે.