SlideShare a Scribd company logo
1 of 34
Măsurarea dimensiunilor geometrice
2.1. Măsurarea lungimilor, distanţelor, deplasărilor.

   Măsurarea dimensiunilor geometrice mari:
     lungimi, distanţe între puncte,

     deplasări liniare sau unghiulare, sau

     măsurarea poziţiei unor piese aflate în mişcare

   Pentru dimensiuni geometrice până la limite de 1÷2 m se pot utiliza:
     ca traductoare primare mai ales traductoarele potenţiometrice şi

       inductive,
     metode ecometrice cu ultrasunete,

     măsurări cu laser - pentru distanţe şi dimensiuni mai mari.
a) Măsurarea lungimilor şi deplasărilor.
 Pentru măsurarea lungimilor şi deplasărilor liniare până la 2m se foloseşte

   traductorul inductiv cu o singură inductanţă şi miez mobil, conectat într-o
   punte ce lucrează în regim neechilibrat.



                                         Fig. 1. Măsurarea distanţelor cu
                                         traductor inductiv cu o singură
                                                   inductanţă.


      Pentru aducerea iniţială la zero a punţii sunt utilizate L şi R
      La cota zero se aduce puntea la echilibru,
      Deplasarea ulterioară a miezului traductorului, va produce variaţia
       inductanţei traductorului care va produce dezechilibrul ∆U al punţii.
      Tensiunea de dezechilibru redresată, va fi indicată de milivoltmetru
       magnetoelectric.
      Se poate utiliza şi cu un traductor potenţiometric liniar sau unghiular
   Pentru măsurarea precisă a deplasărilor pe distanţa până la un metru mai
    ales la maşinile unelte se utilizează traductoare tip inductosin liniare sau
    circulare.
   Pentru precizii şi mai mari în mecanică fină, domeniu militar etc. se
    utilizează interferometre cu laser He-Ne care funcţionează pe baza
    fenomenului de interferenţă a luminii. Astfel, un fascicol laser foarte îngust
    va fi despărţit în două fascicole:
     unul parcurge un traseu fix, constituind fascicolul de referinţă iar â

     celălalt va fi reflectat de pe o oglindă ataşată piesei ce se deplasează.

     Recombinarea celor două fascicole generează franjuri de interferenţă.

   Distanţa între două franjuri corespunde unei diferenţe de drum de λ/2, unde
    λ este lungimea de undă a laserului.
   Se numără franjurile de interferenţă, (de obicei automat), cu ajutorul unor
    fotodetectoare.
   În final se obţine numeric valoarea deplasării piesei pe care este plasată
    oglinda reflectoare
Fig. 2.Interferometrului cu laser He-Ne
                  pentru măsurarea deplasărilor şi vitezelor.
1 - Laserul He-Ne;
2 - divizor de fascicol;
3 - oglindă reflectoare fixă;
4 - oglindă reflectoare mobilă;
5 - fotodetectoare;
6 - etaj de formare şi numărare a franjurilor;
7 - afişaj.
2.2. Măsurarea abaterilor de la cote.

   În domeniul măsurării cu precizie a abaterilor de la cote prestabilite se
    utilizează micrometrele electrice. Acestea utilizează mai ales traductoarele
    inductive şi capacitive de tip diferenţial.
   Cu traductorul tip bobină diferenţială se realizează micrometre în gama
    -10÷40 µm sau -100÷400 µm.




                     Fig. 3. Micrometru cu traductor inductiv.
   Schema funcţională a unui astfel de micrometru cuprinde:
- puntea în care este conectat traductorul, - generatorul sinusoidal G,
- amplificatorul A, - detectorul sincron D.S. - filtrul trece-jos FTJ şi
- instrumentul indicator I
   Micrometrele cu traductoarele capacitive de tip diferenţial se utilizează
    pentru abateri mici de la cote ±1 µm, ±5 µm, ±10 µm.




                          Fig. 4. Micrometrul capacitiv.
   Traductorul este conectat într-o punte de capacităţi alimentată la 100÷500
    kHz de la un generator sinusoidal G
   Semnalul de dezechilibru al punţii este amplificat, redresat într-un detector
    sincron DS filtrat şi apoi afişat.
   Condensatorul variabil Ck serveşte la aducerea la echilibru a punţii pentru
    cota zero a piesei.
2.3. Măsurarea grosimilor.
 Aparatele care măsoară cu sau fără contact mecanic grosimea benzilor,

   tablelor, foliilor etc., se mai numesc grosimetre. Ele pot fi:
       micrometrice,
       magnetice,
       capacitive,
       cu curenţi turbionari induşi,
       cu radiaţii nucleare şi
       cu ultrasunete.
    a) Grosimetre micrometrice.
   Utilizează micrometre adaptate cu palpatoare speciale care au contact
    mecanic pe ambele feţe ale tablei sau benzii măsurate.
   Domeniile cele mai frecvente de utilizare: măsurarea benzilor la laminoare
    sau la fabricarea geamurilor.
   Au avantajul că pot măsura grosimea oricărui fel de material metalic sau
    nemetalic, omogen sau nu.
b) Grosimetre magnetice.
   Sunt folosite la măsurarea numai a tablelor şi benzilor feromagnetice.




                            Fig. 5. Grosimetru magnetic
   Traductorul acestor grosimetre este format dintr-un circuit magnetic sub
    formă de E sau oală, pe coloana mediană fiind inclus un magnet
    permanent, pe care este dispusă o bobină conectată la bornele unui
    fluxmetru
   Aplicarea traductorului ⋅pes tablă face ca fluxul magnetului permanent să
                  ∆Φ = k ⋅ d B
    crească cu:
   E necesar ca tabla să ajungă la saturaţie între poli. În acest caz, variaţia de
    flux este proporţională cu grosimea şi fluxmetrul poate fi gradat în mm.
   Se măsoară grosimi de până la 4 mm cu precizii de 1%.
   Dacă se utilizează sonde Hall, se poate extinde gama până la 12 mm.
c) Grosimetre capacitive.
Se utilizează numai pentru materiale izolante cum ar fi hârtia, sticla, masele
   plastice etc.
 Banda izolantă este trecută printre armăturile unui condensator plan.

   Capacitatea echivalentă a traductorului în acest caz este:
                  ε0 A
             C=
                  ε −1
                a− r   d
                    εr
       ε0 - permitivitatea vidului;
       A - aria electrozilor;
       a - distanţa dintre electrozii condensatorului;
       d - grosimea materialului;
       εr - permitivitatea relativă a materialului.
   O cauză de erori la aceste grosimetre o constituie umiditatea care modifică
    sensibil εr.
d) Grosimetre cu curenţi turbionari.
 Sunt destinate măsurării grosimii tablelor şi foliilor din metale bune

   conducătoare: cupru, aluminiu, zinc.
 Traductorul este un transformator cu aer. Între bobina primară şi cea

   secundară se introduce tabla de măsurat.
 Datorită curenţilor induşi în tablă, care micşorează fluxul prin bobina

   secundară, tensiunea indusă în secundar va scădea proporţional cu
   grosimea tablei.
 Tensiunea secundară amplificată şi redresată va fi aplicată unui

   milivoltmetru magnetoelectric etalonat direct în mm.
e) Grosimetre cu radiaţii nucleare.
 Acest tip de grosimetre utilizează reflexia sau absorbţia radiaţiilor nucleare

   de către un material. Pot fi folosite radiaţii, α, β sau γ.
 Grosimetrul cu absorbţie utilizează legea atenuării unui fascicol de radiaţii

   incident la traversarea unui material:
                             I0 - intensitatea fascicolului de radiaţii incident;
                             I - intensitatea fascicolului atenuat;
        I = I 0 ⋅ e − µρd    µ - coeficientul de absorbţie al materialului;â
                              ρ - densitatea materialului; d - grosimea substanţei
Fig. 6. Grosimetru cu
                                                              radiaţii nucleare




   Tabla de măsurat se interpune între sursa radiaţiilor (1) şi camera de
    ionizare (3).
   Aceasta captează fascicolul care traversează materialul (4) şi generează
    curentul de ionizare I ce va produce la bornele unei rezistenţe R o cădere
    de tensiune proporţională cu grosimea tablei.
   Această tensiune amplificată într-un amplificator electronic A cu
    impedanţă mare de intrare va fi aplicată unui instrument gradat direct în
    mm.
   Grosimetrele cu radiaţii nucleare au avantajul că nu necesită contact
    mecanic cu piesa, de aceea se folosesc la table aflate la temperaturi ridicate
    sau foarte subţiri şi sensibile.
   Erorile sunt cauzate de neomogenităţile din material şi impurităţile de pe
    suprafaţa lui.
f) Grosimetre pentru măsurarea grosimii straturilor de acoperire.
   Straturile de protecţie depuse pe diferite metale se măsoară de obicei prin
    metode magnetice sau cu radiaţii nucleare reflectate.
   Un astfel de aparat pentru măsurarea straturilor de acoperire nemagnetice:
    Zn, Sn, Cr, Cu, Ni, lac, email, ceramică etc. aplicate pe piese de oţel,
    utilizează un traductor inductiv la care întrefierul îl constituie stratul
    nemagnetic.
   O înfăşurare alimentată cu curent continuu generează, în acest întrefier, un
    câmp magnetic continuu.
   Acesta modifică permitivitatea unei laturi a circuitului magnetic pe care se
    află o bobină alimentată în curent alternativ.
   Inductivitatea bobinei depinde de permeabilitatea µr a circuitului magnetic,
    iar aceasta la rândul său depinde de câmpul magnetic continuu, invers
    proporţional cu grosimea stratului nemagnetic care constituie întrefierul
Fig. 7. Grosimetru magnetic pentru măsurarea
grosimii straturilor de acoperire nemagnetice pe oţel.
2.4. Măsurarea nivelului
   Măsurarea nivelului se realizează cu aparate numite nivelmetre care, în
   funcţie de principiul traductorului pot fi:
      cu plutitor şi traductor inductiv sau rezistiv,
      cu radiaţii nucleare,
      capacitive,
      cu ultrasunete etc.
   a) Nivelmetru cu plutitor.
   Plutitorul scufundat în lichid pe adâncimea h va fi împins în sus cu o forţă
   arhimedică, rezultând o forţă activă:
         F=ρgh-mg
   ce poate acţiona cursorul unui potenţiometru sau miezul magnetic al unui
   traductor inductiv.
      ρ - densitatea lichidului;
      g - acceleraţia gravitaţională;
      m - masa plutitorului.
   Traductoarele rezistive sunt mai simple, dar nu pot fi folosite la
    rezervoarele etanşe, sub presiune.
   Prin distribuţia neuniformă a spirelor bobinei se poate obţine o variaţie
    proporţională a inductivităţii cu nivelul din rezervor.
   Avantajul traductoarelor inductive faţă de cele rezistive este acela că
    permit etanşarea camerei unde se mişcă miezul mobil, bobina fiind
    exterioară.




                          Fig. 7.22. Nivelmetre cu plutitor,
               a) cu traductor potenţiometric; b) cu traductor inductiv.
b) Nivelmetrul capacitiv.
   Traductorul capacitiv în acest caz este format din peretele rezervorului
   dacă acesta este cilindric şi o tijă metalică în centru
   În cazul unui rezervor mare sau de o formă oarecare, traductorul capacitiv
   este format dintr-o ţeavă exterioară prevăzută cu orificii prin care lichidul
   urcă odată cu nivelul din rezervor şi o tijă centrală.




                    Fig. 7.23. Nivelmetru cu traductor capacitiv.
În ambele cazuri relaţia capacităţii funcţie de înălţimea coloanei de lichid este:
                    2 πε 0 ε r H 2 π( ε 0 ε r − ε 0 )h
    C = C0 + C1 =               +
                     ln D / d         ln D / d

 • C0 - capacitatea traductorului în absenţa lichidului;
 • C1 - capacitatea adăugată pentru o înălţime h;
 • ε0 - permitivitatea aerului;
 • εr - permitivitatea relativă a lichidului.
           Traductorul capacitiv este conectat în braţul unei punţi de curent
 alternativ, în regim neechilibrat, alimentată cu 100÷200 kHz, tensiunea de
 dezechilibru este amplificată, redresată şi apoi măsurată cu un instrument
 magnetoelectric.
           Elementele punţii Ce, Re şi P se reglează ca la h = 0 instrumentul să
 indice zero iar la h = hmax să indice deviaţia maximă.
           Acest tip de nivelmetre măsoară nivele până la 1÷5m cu precizie de
 2÷3% şi sunt indicate şi în cazul lichidelor inflamabile deoarece:
           - sunt alimentate la tensiuni mici,
           - nu au elemente în mişcare şi
           - nu prezintă pericol de scântei.
c) Nivelmetre cu radiaţii nucleare.
 Sursele de radiaţie sunt plasate în lungul unui perete al recipientului iar pe

   peretele diametral opus se află unul sau mai multe contoare Geiger.
 Se realizează sub trei variante cu semnalizare la nivele prestabilite, cu

   indicare continuă (preparat radioactiv sub formă de bară) sau cu urmărire.
 Prin distribuirea mai multor traductoare pe peretele rezervorului se poate

   obţine şi o conversie numerică a nivelului, dependentă ca rezoluţie de
   numărul de traductoare discrete utilizate.
2.5. Măsurarea deformaţiilor şi a eforturilor
 Măsurarea alungirii relative ε = ∆l/l, şi prin intermediul acesteia a efortului

   specific σ, conform legii lui Hooke :
         σ = ε E,
   unde: E este modulul de elasticitate al materialului,
   este necesară în foarte multe domenii ale tehnicii: maşini unelte, vagoane,
   poduri, macarale, cazane, baraje, construcţii etc.
 Traductoarele pentru deformaţii şi eforturi sunt mărcile (traductoarele)

   tensometrice prezentate la senzorii rezistivi.
 Ele se conectează în scheme de punte alimentate în curent alternativ de

   frecvenţă 400Hz÷5kHz pentru ca tensiunea de dezechilibru să poată fi
   amplificată precis.
 Un detector sincron D.S, ce primeşte semnal de referinţă de la generatorul

   G, va da la ieşire o tensiune continuă, pozitivă sau negativă, după sensul
   deformaţiei: alungire sau compresie.
 Un filtru trece-jos F.T.J, netezeşte tensiunea redresată şi un instrument

   magnetoelectric va indica direct deformaţia sau alungirea relativă.
Fig. 7.24. Schema de principiu a
                                                     unei punţi tensometrice.




   Pentru echilibrarea iniţială a punţii, în absenţa efortului, se foloseşte în
    general compensarea tensiunii de dezechilibru cu o tensiune în antifază
    pentru a se evita contacte mobile, care ar introduce rezistenţe aleatoare în
    punte.
   Se utilizează două sau patru traductoare tensometrice pentru a compensa
    variaţia cu temperatura a rezistenţei traductoarelor.
   Când se folosesc două traductoare, ele se montează în braţe adiacente ale
    punţii, astfel că, variaţiile egale produse de temperatură, se compensează şi
    nu dezechilibrează puntea.
   Dacă unul este solicitat la întindere iar celălalt la compresie, cu acelaţi
    efort, puntea va avea o sensibilitate dublă şi o liniaritate foarte bună.
 Sensibilitatea este maximă în cazul utilizării a patru traductoare, două

    solicitate la întindere şi două la compresiune, montate în diagonală.
În acest caz:
                       ∆U ∆R
                         =   =ε
                       U   R

   Deoarece la alimentarea punţii de traductoare în curent alternativ apar şi
    capacităţile parazite ale traductoarelor, care introduc un dezechilibru de
    fază, punţile tensometrice au şi reglaj de echilibru capacitiv.
   Pentru măsurări în regim dinamic, traductorul este alimentat cu tensiune
    continuă constantă, iar curentul variabil produs de variaţia rezistenţei, va fi
    amplificat şi vizualizat pe un osciloscop sau înregistrat grafic.
   Precizia măsurărilor cu puntea tensometrică sunt în gama 1÷3%.
2.6. Masurarea fortelor.
       Masurarea fortelor se realizeaza de obicei cu:
    traductoare compuse care convertesc forta într-o marime intermediara,

      cum ar fi alungirea sau comprimarea, cu ajutorul unor elemente elastice,
    traductoare primare forta-marime electrica cum sunt traductoarele

      magnetoelectrice sau piezoelectrice.
   Traductoarele se mai numesc si capsule dinamometrice, iar aparatele,
      dinamometre sau cântare electrice .
   a) Dinamometre tensometrice.
 Folosesc traductoare tensometrice, montate pe un corp elastic din otel, care

   suporta forta de masurat. Corpul elastic, împreuna cu tensometrele, sunt
   montate într-o carcasa robusta alcatuind capsula dinamometrica
   tensometrica.
 Forta aplicata corpului produce deformarea lui elastica, care va fi

   convertita în variatie de rezistenta de traductoarele tensometrice.
   Ele sunt montate într-o punte în regim neechibrat, care va indica direct
    forţa. Se pot folosi pentru forţe mici, (0÷103 N) dar şi pentru forţe mari
    (103÷107 N), cu precizii de 1% cu punţi în regim neechilibrat sau 0,2÷0,5%
    cu punţi în regim cu echilibrare automată.
   Cântarele electrice au ca traductor tot capsule dinamometrice, care măsoară
    masele prin intermediul forţei gravitaţionale. Se gradează direct în unităţi
    de măsură (kg).
    b) Dinamometre magnetoelastice.
   Se bazează pe fenomenul magnetoelastic de modificare a permeabilităţii
    magnetice a unor materiale feromagnetice când sunt supuse la efort
    mecanic. Traductoarele au fost descrise anterior
   Cu acest tip se pot măsura forţe în gama 500÷2000 tf, în regim static sau
    dinamic, din cauza histerezisului au precizie redusă 1,5÷3%.
    c) Dinamometre piezoelectrice.
   Sunt utilizate numai în regim dinamic în gama 10Hz÷100kHz pentru
    măsurarea vibraţiilor şi la mărimi derivate: presiuni variabile (în cilindrii
    motoarelor), echilibrări de piese în mişcare rotativă (rotoare), măsurări de
    acceleraţii.
2.7. Măsurarea momentelor de torsiune şi a puterii mecanice.
 Aparatele utilizate în scopul măsurării momentului de torsiune, în arbori de

   transmisie, se realizează cu aparate numite torsiometre.
 Principiul de măsură se bazează pe faptul că două secţiuni ale arborelui

   supus torsiunii, aflate la distanţa l se rotesc una faţă de cealaltă cu un unghi
   ψ, proporţional cu momentul de torsiune, în domeniul solicitărilor elastice.
 Se pot măsura fie deformările elastice ale arborelui fie direct acest decalaj

   ψ cu ajutorul unor traductoare inductive cu reluctanţă variabilă sau
   fotoelectrice.
   a) Torsiometre tensometrice.
 Utilizează patru tensometre lipite pe arbore, la 45 grade faţă de axa

   acestuia, care măsoară deformaţia produsă de momentul de torsiune.
 Puntea formată cu aceste patru tensiometre se dezechilibrează proporţional

   cu momentul la care este supus arborele; astfel momentul M produce o
   decalare a două secţiuni ale arborelui aflate la distanţa l cu unghiul ψ după
   relaţia:             GJ p Ψ
                  M=
                           l
în care:
        G - modulul de elasticitate transversal,
        Jp - momentul de inerţie polar al suprafeţei secţiunii.
   O fibră aflată la unghiul ψ faţă de axa arborelui suferă alungirea specifică:
             ∆s rΨ sin α                 Ml 1
        ε=      =        M = r (sin α )
              s    s                    GJ p s




        Fig.7.15. Măsurarea momentului de torsiune cu traductoare tensiometrice.

Însă l/s = cosα iar Jp/r = Wp - modulul de rezistenţă polar al arborelui.
Rezultă relaţia finală:
∆s sin 2α M
    ε=      =
          s    2 GWp
   ε este maximă sau minimă pentru: α = π/4 ; 3π/4 ; 5π/4 ; 7π/4.
   În acest fel se obţine: ∆R/R = ε S = k M, în care S - sensibilitatea
    traductorului tensometric.
   Schema electrică este foarte asemănătoare cu cea a punţilor tensometrice.
   Cu această metodă se pot măsura cupluri până la 10 5 Nm cu precizii 0,5 ÷
    1%, la turaţii până la 6000 rot/min. Peste aceste turaţii, contactele periilor
    la cele patru inele colectoare introduc rezistenţe perturbatoare aleatoare.
   Pentru măsurarea puterii mecanice puntea tensometrică poate fi alimentată
    de la un tahogenerator de c.c. care dă o tensiune proporţională cu turaţia,
    dezechilibru final al punţii devenind proporţional cu puterea mecanică
    transmisă:

          ∆U = k1 m U = k1 k2 M n = k3 P
b) Torsiometre cu impulsuri.
   Traductoarele montate pe arbore măsoară în acest caz direct unghiul ψ.
   Ele sunt formate din două roţi dinţate montate la distanţa 1 între ele care
    convertesc rotaţia arborelui într-o succesiune de impulsuri cu frecvenţa
    proporţională cu turaţia, decalajul dintre acestea fiind unghiul ψ,
    proporţional cu cuplu.
   Impulsurile se obţin fie cu traductoare inductive fie fotoelectric (fig.15.26).
   Prelucrarea impulsurilor se face în scheme electronice de tip frecvenţmetru,
    pentru turaţie şi de tip fazmetru, pentru momentul de torsiune.
           M a = kΦ 2 n
                    0


                                                         Fig.7.26. Torsiometre cu
                                                                  impulsuri
                                                       S - sursă luminoasă;
                                                       L - lentile de focalizare
                                                       F - fotocelule;
                                                       F.I - formatoare de impulsuri
M a = kΦ 2 n
                0

p - numărul de dinţi al roţilor dinţate ale traductorului,
n - turaţia arborelui în rot/min.
 Prin multiplicarea numerică a turaţiei şi a momentului de torsiune se obţine

    puterea mecanică transmisă de arbore.
 Aceste traductoare cu impulsuri, permit măsurarea digitală a puterii,

    momentului de torsiune şi a turaţiei, fără contacte alunecătoare, realizându-
    se precizii bune la un preţ de cost moderat.

2.8. Măsurarea turaţiei şi a vitezelor
 Măsurarea turaţiei şi a vitezei de deplasare, se realizează cu ajutorul unor

   aparate cum ar fi:
      tahogeneratoare de c.c. sau c.a.,
      tahometre cu curenţi turbionari,
      tahometrele cu impulsuri,
      stroboscopul,
      radarul, sonarul etc.
a) Tahometrele cu curenţi turbionari.
   Sunt traductoare compuse cu transformări succesive.
   Viteza de rotaţie este transformată mai întâi într-un câmp învârtitor, prin
    intermediul unui magnet permanent cu mai mulţi poli, care va induce într-
    un indus sub formă de pahar, curenţi turbionari. Aceştia interacţionează cu
    câmpul care i-a generat, rezultând un cuplu activ asupra paharului:
           M a = kΦ 2 n
                    0


    unde: Φ0 - fluxul magnetic al unui pol.
   Un arc spiral se va comprima prin rotirea indusului, generând cuplul
    rezistent: Mr = D α.
   La echilibru:          Φ2
                      α = k 0 n = k 1n
                            D
   Scara tahometrului are o deschidere de 240÷270grade..
   Transmiterea la distanţă a vitezei de rotaţie măsurate se poate face printr-
    un traductor de unghi.
b) Tahometrul cu stroboscop.
   Se bazează pe efectul stroboscopic care constă în utilizarea inerţiei
    ochiului, care percepe un obiect aflat în mişcare de rotaţie sau vibraţie, ca
    fiind staţionar, atunci când este iluminat prin impulsuri scurte având
    frecvenţa egală cu turaţia sau un submultiplu întreg al acesteia.
   Schema funcţională a unui stroboscop cuprinde:
        un oscilator cu frecvenţa reglabilă şi cunoscută,
       un formator de impulsuri F.I, care va comanda frecvenţa descărcării unui
        condensator C prin tubul cu neon sau xenon T.
       Acesta va produce impulsuri luminoase de durată scurtă (mai mici de 10µs) cu
        aceeaşi frecvenţă de repetiţie ca a oscilatorului




                   Fig.7.27. Schema funcţională a unui stroboscop.
   Pentru măsurare se reglează frecvenţa oscilatorului până când corpul aflat
    în rotaţie apare staţionar. În acest caz: n = I n m , unde I este număr natural
    necunoscut.
   Dacă se ştie ordinul de mărime al turaţiei, I rezultă de la sine. Dacă nu, se
    caută o frecvenţă nm inferioară cu un ordin pentru care imaginea apare din
    nou staţionară. Rezultă:
                                         nm n' m
               n = ( I + 1)n' m ; n =
                                        nm − n' m

   Avantajul metodei constă în faptul că nu necesită contact direct cu piesa în
    rotaţie,
   Pentru nm=10 - 1000 se pot măsura turaţii între 600 şi 6000 rot/min.
   Erorile sunt sub 1%, iar la măsurarea pe cale numerică a frecvenţei
    oscilatorului, precizia creşte f. mult.
c) Măsurarea vitezelor liniare de deplasare.
    În afara conversiei vitezei unghiulare a rotaţiilor motoare în viteză liniară,
     turaţia acestora fiind proporţională cu viteza după relaţia:
                60v         v
        n=              =         sau: v = 0,12 π R n
             3,6 ⋅ 2 π R 0,12 π R

    Se mai foloseşte curent în navigaţia aeriană şi marină metoda radarului. Pe
     lângă determinarea poziţiei în spaţiu a corpurilor mobile, radarul poate indica
     şi viteza de deplasare a acestora, prin efectul Doppler.
    Acest efect constă în modificarea frecvenţei unei unde electromagnetice, la
     reflectarea pe un corp aflat în deplasare.
    Astfel frecvenţa scade dacă corpul se depărtează şi creşte dacă corpul se
     apropie de sursa radiaţiei, variaţia frecvenţei fiind proporţională cu viteza:
                            2f
                    ∆f =       v
                             c
    în care: c - viteza de propagare a undelor
    Astfel dacă se lucrează cu f = 10 6 Hz, pentru viteze de 45-150km/h rezultă:
    ∆f = 840-2800 Hz, erorile de măsurare fiind de 1-3%.

More Related Content

What's hot

Condensatorul Prezentare Powerpoint
Condensatorul Prezentare PowerpointCondensatorul Prezentare Powerpoint
Condensatorul Prezentare PowerpointDombici Serban
 
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstone
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstoneMăsurări de rezistente cu puntea wheatstone
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstoneneculaitarabuta
 
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotative
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotativeMăsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotative
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotativeneculaitarabuta
 
Revista Tehnium 74_02
Revista Tehnium 74_02Revista Tehnium 74_02
Revista Tehnium 74_02mircea7
 
Revista Tehnium 74_10
Revista Tehnium 74_10Revista Tehnium 74_10
Revista Tehnium 74_10mircea7
 
19 11 18_18cap_5_v3
19 11 18_18cap_5_v319 11 18_18cap_5_v3
19 11 18_18cap_5_v3ivan ion
 
Revista Tehnium 71_11
Revista Tehnium 71_11Revista Tehnium 71_11
Revista Tehnium 71_11mircea7
 
Revista Tehnium 73_04
Revista Tehnium 73_04Revista Tehnium 73_04
Revista Tehnium 73_04mircea7
 
Revista Tehnium 74_09
Revista Tehnium 74_09Revista Tehnium 74_09
Revista Tehnium 74_09mircea7
 
Revista Tehnium 73_11
Revista Tehnium 73_11Revista Tehnium 73_11
Revista Tehnium 73_11mircea7
 

What's hot (19)

Condensatorul Prezentare Powerpoint
Condensatorul Prezentare PowerpointCondensatorul Prezentare Powerpoint
Condensatorul Prezentare Powerpoint
 
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstone
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstoneMăsurări de rezistente cu puntea wheatstone
Măsurări de rezistente cu puntea wheatstone
 
Curs2
Curs2Curs2
Curs2
 
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotative
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotativeMăsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotative
Măsurarea rezistenţei de izolaţie la maşinile electrice rotative
 
Curs practic
Curs practicCurs practic
Curs practic
 
Materiale feromagnetice
Materiale feromagneticeMateriale feromagnetice
Materiale feromagnetice
 
Prezentare electotehnica emaia 2
Prezentare electotehnica emaia 2Prezentare electotehnica emaia 2
Prezentare electotehnica emaia 2
 
Revista Tehnium 74_02
Revista Tehnium 74_02Revista Tehnium 74_02
Revista Tehnium 74_02
 
Cepe curs6 proiector
Cepe curs6 proiectorCepe curs6 proiector
Cepe curs6 proiector
 
Revista Tehnium 74_10
Revista Tehnium 74_10Revista Tehnium 74_10
Revista Tehnium 74_10
 
19 11 18_18cap_5_v3
19 11 18_18cap_5_v319 11 18_18cap_5_v3
19 11 18_18cap_5_v3
 
Revista Tehnium 71_11
Revista Tehnium 71_11Revista Tehnium 71_11
Revista Tehnium 71_11
 
Cepe curs7 proiector
Cepe curs7 proiectorCepe curs7 proiector
Cepe curs7 proiector
 
Cepe curs2 proiector
Cepe curs2 proiectorCepe curs2 proiector
Cepe curs2 proiector
 
Revista Tehnium 73_04
Revista Tehnium 73_04Revista Tehnium 73_04
Revista Tehnium 73_04
 
Cepe curs3 proiector
Cepe curs3 proiectorCepe curs3 proiector
Cepe curs3 proiector
 
Traductoare de deplasare
Traductoare de deplasareTraductoare de deplasare
Traductoare de deplasare
 
Revista Tehnium 74_09
Revista Tehnium 74_09Revista Tehnium 74_09
Revista Tehnium 74_09
 
Revista Tehnium 73_11
Revista Tehnium 73_11Revista Tehnium 73_11
Revista Tehnium 73_11
 

Similar to Masurari dimensionale

Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptx
Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptxTehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptx
Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptxcmvalentin299
 
Proiect tic a_2b_filip_luminita
Proiect tic a_2b_filip_luminitaProiect tic a_2b_filip_luminita
Proiect tic a_2b_filip_luminitaFilip Dragos
 
Unde electromagnetice
Unde electromagneticeUnde electromagnetice
Unde electromagneticefs38
 
Notiuni de electromagnetism
Notiuni de electromagnetismNotiuni de electromagnetism
Notiuni de electromagnetismtudor11111
 
Raport La Fizica
Raport La FizicaRaport La Fizica
Raport La Fizicaalexcurbet
 
Raport La Fizica!
Raport La Fizica!Raport La Fizica!
Raport La Fizica!alexcurbet
 
Revista Tehnium 71_03
Revista Tehnium 71_03Revista Tehnium 71_03
Revista Tehnium 71_03mircea7
 
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9c
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9cRaport De CreaţIe Botnaru O Cl 9c
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9calexcurbet
 
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...Alin Pintea
 
Curs electrician 1
Curs electrician 1Curs electrician 1
Curs electrician 1Ionel Visan
 

Similar to Masurari dimensionale (20)

Traductoare de deplasare
Traductoare de deplasareTraductoare de deplasare
Traductoare de deplasare
 
Traductoare de deplasare
Traductoare de deplasareTraductoare de deplasare
Traductoare de deplasare
 
Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptx
Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptxTehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptx
Tehnici de vizualizare si de analiza a sistemelor nanometrice si atomice.pptx
 
Proiect tic a_2b_filip_luminita
Proiect tic a_2b_filip_luminitaProiect tic a_2b_filip_luminita
Proiect tic a_2b_filip_luminita
 
Curs 10-bobine (2)
Curs 10-bobine (2)Curs 10-bobine (2)
Curs 10-bobine (2)
 
Unde electromagnetice
Unde electromagneticeUnde electromagnetice
Unde electromagnetice
 
Notiuni de electromagnetism
Notiuni de electromagnetismNotiuni de electromagnetism
Notiuni de electromagnetism
 
Raport La Fizica
Raport La FizicaRaport La Fizica
Raport La Fizica
 
Campul magnetic
Campul magneticCampul magnetic
Campul magnetic
 
Campul magnetic
Campul magneticCampul magnetic
Campul magnetic
 
Campul magnetic
Campul magneticCampul magnetic
Campul magnetic
 
Campul magnetic
Campul magneticCampul magnetic
Campul magnetic
 
Raport La Fizica!
Raport La Fizica!Raport La Fizica!
Raport La Fizica!
 
Revista Tehnium 71_03
Revista Tehnium 71_03Revista Tehnium 71_03
Revista Tehnium 71_03
 
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9c
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9cRaport De CreaţIe Botnaru O Cl 9c
Raport De CreaţIe Botnaru O Cl 9c
 
De Pe Flash
De Pe FlashDe Pe Flash
De Pe Flash
 
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...
Masuri de protectie a mediului si a propriei persoane in utilizarea undelor e...
 
Curs electrician 1
Curs electrician 1Curs electrician 1
Curs electrician 1
 
Curentul electric
Curentul electricCurentul electric
Curentul electric
 
Curentul electric
Curentul electricCurentul electric
Curentul electric
 

Masurari dimensionale

  • 2. 2.1. Măsurarea lungimilor, distanţelor, deplasărilor.  Măsurarea dimensiunilor geometrice mari:  lungimi, distanţe între puncte,  deplasări liniare sau unghiulare, sau  măsurarea poziţiei unor piese aflate în mişcare  Pentru dimensiuni geometrice până la limite de 1÷2 m se pot utiliza:  ca traductoare primare mai ales traductoarele potenţiometrice şi inductive,  metode ecometrice cu ultrasunete,  măsurări cu laser - pentru distanţe şi dimensiuni mai mari.
  • 3. a) Măsurarea lungimilor şi deplasărilor.  Pentru măsurarea lungimilor şi deplasărilor liniare până la 2m se foloseşte traductorul inductiv cu o singură inductanţă şi miez mobil, conectat într-o punte ce lucrează în regim neechilibrat. Fig. 1. Măsurarea distanţelor cu traductor inductiv cu o singură inductanţă.  Pentru aducerea iniţială la zero a punţii sunt utilizate L şi R  La cota zero se aduce puntea la echilibru,  Deplasarea ulterioară a miezului traductorului, va produce variaţia inductanţei traductorului care va produce dezechilibrul ∆U al punţii.  Tensiunea de dezechilibru redresată, va fi indicată de milivoltmetru magnetoelectric.  Se poate utiliza şi cu un traductor potenţiometric liniar sau unghiular
  • 4. Pentru măsurarea precisă a deplasărilor pe distanţa până la un metru mai ales la maşinile unelte se utilizează traductoare tip inductosin liniare sau circulare.  Pentru precizii şi mai mari în mecanică fină, domeniu militar etc. se utilizează interferometre cu laser He-Ne care funcţionează pe baza fenomenului de interferenţă a luminii. Astfel, un fascicol laser foarte îngust va fi despărţit în două fascicole:  unul parcurge un traseu fix, constituind fascicolul de referinţă iar â  celălalt va fi reflectat de pe o oglindă ataşată piesei ce se deplasează.  Recombinarea celor două fascicole generează franjuri de interferenţă.  Distanţa între două franjuri corespunde unei diferenţe de drum de λ/2, unde λ este lungimea de undă a laserului.  Se numără franjurile de interferenţă, (de obicei automat), cu ajutorul unor fotodetectoare.  În final se obţine numeric valoarea deplasării piesei pe care este plasată oglinda reflectoare
  • 5. Fig. 2.Interferometrului cu laser He-Ne pentru măsurarea deplasărilor şi vitezelor. 1 - Laserul He-Ne; 2 - divizor de fascicol; 3 - oglindă reflectoare fixă; 4 - oglindă reflectoare mobilă; 5 - fotodetectoare; 6 - etaj de formare şi numărare a franjurilor; 7 - afişaj.
  • 6. 2.2. Măsurarea abaterilor de la cote.  În domeniul măsurării cu precizie a abaterilor de la cote prestabilite se utilizează micrometrele electrice. Acestea utilizează mai ales traductoarele inductive şi capacitive de tip diferenţial.  Cu traductorul tip bobină diferenţială se realizează micrometre în gama -10÷40 µm sau -100÷400 µm. Fig. 3. Micrometru cu traductor inductiv.  Schema funcţională a unui astfel de micrometru cuprinde: - puntea în care este conectat traductorul, - generatorul sinusoidal G, - amplificatorul A, - detectorul sincron D.S. - filtrul trece-jos FTJ şi - instrumentul indicator I
  • 7. Micrometrele cu traductoarele capacitive de tip diferenţial se utilizează pentru abateri mici de la cote ±1 µm, ±5 µm, ±10 µm. Fig. 4. Micrometrul capacitiv.  Traductorul este conectat într-o punte de capacităţi alimentată la 100÷500 kHz de la un generator sinusoidal G  Semnalul de dezechilibru al punţii este amplificat, redresat într-un detector sincron DS filtrat şi apoi afişat.  Condensatorul variabil Ck serveşte la aducerea la echilibru a punţii pentru cota zero a piesei.
  • 8. 2.3. Măsurarea grosimilor.  Aparatele care măsoară cu sau fără contact mecanic grosimea benzilor, tablelor, foliilor etc., se mai numesc grosimetre. Ele pot fi:  micrometrice,  magnetice,  capacitive,  cu curenţi turbionari induşi,  cu radiaţii nucleare şi  cu ultrasunete. a) Grosimetre micrometrice.  Utilizează micrometre adaptate cu palpatoare speciale care au contact mecanic pe ambele feţe ale tablei sau benzii măsurate.  Domeniile cele mai frecvente de utilizare: măsurarea benzilor la laminoare sau la fabricarea geamurilor.  Au avantajul că pot măsura grosimea oricărui fel de material metalic sau nemetalic, omogen sau nu.
  • 9. b) Grosimetre magnetice. Sunt folosite la măsurarea numai a tablelor şi benzilor feromagnetice. Fig. 5. Grosimetru magnetic  Traductorul acestor grosimetre este format dintr-un circuit magnetic sub formă de E sau oală, pe coloana mediană fiind inclus un magnet permanent, pe care este dispusă o bobină conectată la bornele unui fluxmetru  Aplicarea traductorului ⋅pes tablă face ca fluxul magnetului permanent să ∆Φ = k ⋅ d B crească cu:  E necesar ca tabla să ajungă la saturaţie între poli. În acest caz, variaţia de flux este proporţională cu grosimea şi fluxmetrul poate fi gradat în mm.  Se măsoară grosimi de până la 4 mm cu precizii de 1%.  Dacă se utilizează sonde Hall, se poate extinde gama până la 12 mm.
  • 10. c) Grosimetre capacitive. Se utilizează numai pentru materiale izolante cum ar fi hârtia, sticla, masele plastice etc.  Banda izolantă este trecută printre armăturile unui condensator plan. Capacitatea echivalentă a traductorului în acest caz este: ε0 A C= ε −1 a− r d εr  ε0 - permitivitatea vidului;  A - aria electrozilor;  a - distanţa dintre electrozii condensatorului;  d - grosimea materialului;  εr - permitivitatea relativă a materialului.  O cauză de erori la aceste grosimetre o constituie umiditatea care modifică sensibil εr.
  • 11. d) Grosimetre cu curenţi turbionari.  Sunt destinate măsurării grosimii tablelor şi foliilor din metale bune conducătoare: cupru, aluminiu, zinc.  Traductorul este un transformator cu aer. Între bobina primară şi cea secundară se introduce tabla de măsurat.  Datorită curenţilor induşi în tablă, care micşorează fluxul prin bobina secundară, tensiunea indusă în secundar va scădea proporţional cu grosimea tablei.  Tensiunea secundară amplificată şi redresată va fi aplicată unui milivoltmetru magnetoelectric etalonat direct în mm. e) Grosimetre cu radiaţii nucleare.  Acest tip de grosimetre utilizează reflexia sau absorbţia radiaţiilor nucleare de către un material. Pot fi folosite radiaţii, α, β sau γ.  Grosimetrul cu absorbţie utilizează legea atenuării unui fascicol de radiaţii incident la traversarea unui material: I0 - intensitatea fascicolului de radiaţii incident; I - intensitatea fascicolului atenuat; I = I 0 ⋅ e − µρd µ - coeficientul de absorbţie al materialului;â ρ - densitatea materialului; d - grosimea substanţei
  • 12. Fig. 6. Grosimetru cu radiaţii nucleare  Tabla de măsurat se interpune între sursa radiaţiilor (1) şi camera de ionizare (3).  Aceasta captează fascicolul care traversează materialul (4) şi generează curentul de ionizare I ce va produce la bornele unei rezistenţe R o cădere de tensiune proporţională cu grosimea tablei.  Această tensiune amplificată într-un amplificator electronic A cu impedanţă mare de intrare va fi aplicată unui instrument gradat direct în mm.  Grosimetrele cu radiaţii nucleare au avantajul că nu necesită contact mecanic cu piesa, de aceea se folosesc la table aflate la temperaturi ridicate sau foarte subţiri şi sensibile.  Erorile sunt cauzate de neomogenităţile din material şi impurităţile de pe suprafaţa lui.
  • 13. f) Grosimetre pentru măsurarea grosimii straturilor de acoperire.  Straturile de protecţie depuse pe diferite metale se măsoară de obicei prin metode magnetice sau cu radiaţii nucleare reflectate.  Un astfel de aparat pentru măsurarea straturilor de acoperire nemagnetice: Zn, Sn, Cr, Cu, Ni, lac, email, ceramică etc. aplicate pe piese de oţel, utilizează un traductor inductiv la care întrefierul îl constituie stratul nemagnetic.  O înfăşurare alimentată cu curent continuu generează, în acest întrefier, un câmp magnetic continuu.  Acesta modifică permitivitatea unei laturi a circuitului magnetic pe care se află o bobină alimentată în curent alternativ.  Inductivitatea bobinei depinde de permeabilitatea µr a circuitului magnetic, iar aceasta la rândul său depinde de câmpul magnetic continuu, invers proporţional cu grosimea stratului nemagnetic care constituie întrefierul
  • 14. Fig. 7. Grosimetru magnetic pentru măsurarea grosimii straturilor de acoperire nemagnetice pe oţel.
  • 15. 2.4. Măsurarea nivelului Măsurarea nivelului se realizează cu aparate numite nivelmetre care, în funcţie de principiul traductorului pot fi:  cu plutitor şi traductor inductiv sau rezistiv,  cu radiaţii nucleare,  capacitive,  cu ultrasunete etc. a) Nivelmetru cu plutitor. Plutitorul scufundat în lichid pe adâncimea h va fi împins în sus cu o forţă arhimedică, rezultând o forţă activă: F=ρgh-mg ce poate acţiona cursorul unui potenţiometru sau miezul magnetic al unui traductor inductiv.  ρ - densitatea lichidului;  g - acceleraţia gravitaţională;  m - masa plutitorului.
  • 16.
  • 17. Traductoarele rezistive sunt mai simple, dar nu pot fi folosite la rezervoarele etanşe, sub presiune.  Prin distribuţia neuniformă a spirelor bobinei se poate obţine o variaţie proporţională a inductivităţii cu nivelul din rezervor.  Avantajul traductoarelor inductive faţă de cele rezistive este acela că permit etanşarea camerei unde se mişcă miezul mobil, bobina fiind exterioară. Fig. 7.22. Nivelmetre cu plutitor, a) cu traductor potenţiometric; b) cu traductor inductiv.
  • 18. b) Nivelmetrul capacitiv. Traductorul capacitiv în acest caz este format din peretele rezervorului dacă acesta este cilindric şi o tijă metalică în centru În cazul unui rezervor mare sau de o formă oarecare, traductorul capacitiv este format dintr-o ţeavă exterioară prevăzută cu orificii prin care lichidul urcă odată cu nivelul din rezervor şi o tijă centrală. Fig. 7.23. Nivelmetru cu traductor capacitiv.
  • 19. În ambele cazuri relaţia capacităţii funcţie de înălţimea coloanei de lichid este: 2 πε 0 ε r H 2 π( ε 0 ε r − ε 0 )h C = C0 + C1 = + ln D / d ln D / d • C0 - capacitatea traductorului în absenţa lichidului; • C1 - capacitatea adăugată pentru o înălţime h; • ε0 - permitivitatea aerului; • εr - permitivitatea relativă a lichidului. Traductorul capacitiv este conectat în braţul unei punţi de curent alternativ, în regim neechilibrat, alimentată cu 100÷200 kHz, tensiunea de dezechilibru este amplificată, redresată şi apoi măsurată cu un instrument magnetoelectric. Elementele punţii Ce, Re şi P se reglează ca la h = 0 instrumentul să indice zero iar la h = hmax să indice deviaţia maximă. Acest tip de nivelmetre măsoară nivele până la 1÷5m cu precizie de 2÷3% şi sunt indicate şi în cazul lichidelor inflamabile deoarece: - sunt alimentate la tensiuni mici, - nu au elemente în mişcare şi - nu prezintă pericol de scântei.
  • 20. c) Nivelmetre cu radiaţii nucleare.  Sursele de radiaţie sunt plasate în lungul unui perete al recipientului iar pe peretele diametral opus se află unul sau mai multe contoare Geiger.  Se realizează sub trei variante cu semnalizare la nivele prestabilite, cu indicare continuă (preparat radioactiv sub formă de bară) sau cu urmărire.  Prin distribuirea mai multor traductoare pe peretele rezervorului se poate obţine şi o conversie numerică a nivelului, dependentă ca rezoluţie de numărul de traductoare discrete utilizate.
  • 21. 2.5. Măsurarea deformaţiilor şi a eforturilor  Măsurarea alungirii relative ε = ∆l/l, şi prin intermediul acesteia a efortului specific σ, conform legii lui Hooke : σ = ε E, unde: E este modulul de elasticitate al materialului, este necesară în foarte multe domenii ale tehnicii: maşini unelte, vagoane, poduri, macarale, cazane, baraje, construcţii etc.  Traductoarele pentru deformaţii şi eforturi sunt mărcile (traductoarele) tensometrice prezentate la senzorii rezistivi.  Ele se conectează în scheme de punte alimentate în curent alternativ de frecvenţă 400Hz÷5kHz pentru ca tensiunea de dezechilibru să poată fi amplificată precis.  Un detector sincron D.S, ce primeşte semnal de referinţă de la generatorul G, va da la ieşire o tensiune continuă, pozitivă sau negativă, după sensul deformaţiei: alungire sau compresie.  Un filtru trece-jos F.T.J, netezeşte tensiunea redresată şi un instrument magnetoelectric va indica direct deformaţia sau alungirea relativă.
  • 22. Fig. 7.24. Schema de principiu a unei punţi tensometrice.  Pentru echilibrarea iniţială a punţii, în absenţa efortului, se foloseşte în general compensarea tensiunii de dezechilibru cu o tensiune în antifază pentru a se evita contacte mobile, care ar introduce rezistenţe aleatoare în punte.  Se utilizează două sau patru traductoare tensometrice pentru a compensa variaţia cu temperatura a rezistenţei traductoarelor.  Când se folosesc două traductoare, ele se montează în braţe adiacente ale punţii, astfel că, variaţiile egale produse de temperatură, se compensează şi nu dezechilibrează puntea.
  • 23. Dacă unul este solicitat la întindere iar celălalt la compresie, cu acelaţi efort, puntea va avea o sensibilitate dublă şi o liniaritate foarte bună.  Sensibilitatea este maximă în cazul utilizării a patru traductoare, două solicitate la întindere şi două la compresiune, montate în diagonală. În acest caz: ∆U ∆R = =ε U R  Deoarece la alimentarea punţii de traductoare în curent alternativ apar şi capacităţile parazite ale traductoarelor, care introduc un dezechilibru de fază, punţile tensometrice au şi reglaj de echilibru capacitiv.  Pentru măsurări în regim dinamic, traductorul este alimentat cu tensiune continuă constantă, iar curentul variabil produs de variaţia rezistenţei, va fi amplificat şi vizualizat pe un osciloscop sau înregistrat grafic.  Precizia măsurărilor cu puntea tensometrică sunt în gama 1÷3%.
  • 24. 2.6. Masurarea fortelor.  Masurarea fortelor se realizeaza de obicei cu:  traductoare compuse care convertesc forta într-o marime intermediara, cum ar fi alungirea sau comprimarea, cu ajutorul unor elemente elastice,  traductoare primare forta-marime electrica cum sunt traductoarele magnetoelectrice sau piezoelectrice. Traductoarele se mai numesc si capsule dinamometrice, iar aparatele, dinamometre sau cântare electrice . a) Dinamometre tensometrice.  Folosesc traductoare tensometrice, montate pe un corp elastic din otel, care suporta forta de masurat. Corpul elastic, împreuna cu tensometrele, sunt montate într-o carcasa robusta alcatuind capsula dinamometrica tensometrica.  Forta aplicata corpului produce deformarea lui elastica, care va fi convertita în variatie de rezistenta de traductoarele tensometrice.
  • 25. Ele sunt montate într-o punte în regim neechibrat, care va indica direct forţa. Se pot folosi pentru forţe mici, (0÷103 N) dar şi pentru forţe mari (103÷107 N), cu precizii de 1% cu punţi în regim neechilibrat sau 0,2÷0,5% cu punţi în regim cu echilibrare automată.  Cântarele electrice au ca traductor tot capsule dinamometrice, care măsoară masele prin intermediul forţei gravitaţionale. Se gradează direct în unităţi de măsură (kg). b) Dinamometre magnetoelastice.  Se bazează pe fenomenul magnetoelastic de modificare a permeabilităţii magnetice a unor materiale feromagnetice când sunt supuse la efort mecanic. Traductoarele au fost descrise anterior  Cu acest tip se pot măsura forţe în gama 500÷2000 tf, în regim static sau dinamic, din cauza histerezisului au precizie redusă 1,5÷3%. c) Dinamometre piezoelectrice.  Sunt utilizate numai în regim dinamic în gama 10Hz÷100kHz pentru măsurarea vibraţiilor şi la mărimi derivate: presiuni variabile (în cilindrii motoarelor), echilibrări de piese în mişcare rotativă (rotoare), măsurări de acceleraţii.
  • 26. 2.7. Măsurarea momentelor de torsiune şi a puterii mecanice.  Aparatele utilizate în scopul măsurării momentului de torsiune, în arbori de transmisie, se realizează cu aparate numite torsiometre.  Principiul de măsură se bazează pe faptul că două secţiuni ale arborelui supus torsiunii, aflate la distanţa l se rotesc una faţă de cealaltă cu un unghi ψ, proporţional cu momentul de torsiune, în domeniul solicitărilor elastice.  Se pot măsura fie deformările elastice ale arborelui fie direct acest decalaj ψ cu ajutorul unor traductoare inductive cu reluctanţă variabilă sau fotoelectrice. a) Torsiometre tensometrice.  Utilizează patru tensometre lipite pe arbore, la 45 grade faţă de axa acestuia, care măsoară deformaţia produsă de momentul de torsiune.  Puntea formată cu aceste patru tensiometre se dezechilibrează proporţional cu momentul la care este supus arborele; astfel momentul M produce o decalare a două secţiuni ale arborelui aflate la distanţa l cu unghiul ψ după relaţia: GJ p Ψ M= l
  • 27. în care:  G - modulul de elasticitate transversal,  Jp - momentul de inerţie polar al suprafeţei secţiunii.  O fibră aflată la unghiul ψ faţă de axa arborelui suferă alungirea specifică: ∆s rΨ sin α Ml 1 ε= = M = r (sin α ) s s GJ p s Fig.7.15. Măsurarea momentului de torsiune cu traductoare tensiometrice. Însă l/s = cosα iar Jp/r = Wp - modulul de rezistenţă polar al arborelui. Rezultă relaţia finală:
  • 28. ∆s sin 2α M ε= = s 2 GWp  ε este maximă sau minimă pentru: α = π/4 ; 3π/4 ; 5π/4 ; 7π/4.  În acest fel se obţine: ∆R/R = ε S = k M, în care S - sensibilitatea traductorului tensometric.  Schema electrică este foarte asemănătoare cu cea a punţilor tensometrice.  Cu această metodă se pot măsura cupluri până la 10 5 Nm cu precizii 0,5 ÷ 1%, la turaţii până la 6000 rot/min. Peste aceste turaţii, contactele periilor la cele patru inele colectoare introduc rezistenţe perturbatoare aleatoare.  Pentru măsurarea puterii mecanice puntea tensometrică poate fi alimentată de la un tahogenerator de c.c. care dă o tensiune proporţională cu turaţia, dezechilibru final al punţii devenind proporţional cu puterea mecanică transmisă: ∆U = k1 m U = k1 k2 M n = k3 P
  • 29. b) Torsiometre cu impulsuri.  Traductoarele montate pe arbore măsoară în acest caz direct unghiul ψ.  Ele sunt formate din două roţi dinţate montate la distanţa 1 între ele care convertesc rotaţia arborelui într-o succesiune de impulsuri cu frecvenţa proporţională cu turaţia, decalajul dintre acestea fiind unghiul ψ, proporţional cu cuplu.  Impulsurile se obţin fie cu traductoare inductive fie fotoelectric (fig.15.26).  Prelucrarea impulsurilor se face în scheme electronice de tip frecvenţmetru, pentru turaţie şi de tip fazmetru, pentru momentul de torsiune. M a = kΦ 2 n 0 Fig.7.26. Torsiometre cu impulsuri S - sursă luminoasă; L - lentile de focalizare F - fotocelule; F.I - formatoare de impulsuri
  • 30. M a = kΦ 2 n 0 p - numărul de dinţi al roţilor dinţate ale traductorului, n - turaţia arborelui în rot/min.  Prin multiplicarea numerică a turaţiei şi a momentului de torsiune se obţine puterea mecanică transmisă de arbore.  Aceste traductoare cu impulsuri, permit măsurarea digitală a puterii, momentului de torsiune şi a turaţiei, fără contacte alunecătoare, realizându- se precizii bune la un preţ de cost moderat. 2.8. Măsurarea turaţiei şi a vitezelor  Măsurarea turaţiei şi a vitezei de deplasare, se realizează cu ajutorul unor aparate cum ar fi:  tahogeneratoare de c.c. sau c.a.,  tahometre cu curenţi turbionari,  tahometrele cu impulsuri,  stroboscopul,  radarul, sonarul etc.
  • 31. a) Tahometrele cu curenţi turbionari.  Sunt traductoare compuse cu transformări succesive.  Viteza de rotaţie este transformată mai întâi într-un câmp învârtitor, prin intermediul unui magnet permanent cu mai mulţi poli, care va induce într- un indus sub formă de pahar, curenţi turbionari. Aceştia interacţionează cu câmpul care i-a generat, rezultând un cuplu activ asupra paharului: M a = kΦ 2 n 0 unde: Φ0 - fluxul magnetic al unui pol.  Un arc spiral se va comprima prin rotirea indusului, generând cuplul rezistent: Mr = D α.  La echilibru: Φ2 α = k 0 n = k 1n D  Scara tahometrului are o deschidere de 240÷270grade..  Transmiterea la distanţă a vitezei de rotaţie măsurate se poate face printr- un traductor de unghi.
  • 32. b) Tahometrul cu stroboscop.  Se bazează pe efectul stroboscopic care constă în utilizarea inerţiei ochiului, care percepe un obiect aflat în mişcare de rotaţie sau vibraţie, ca fiind staţionar, atunci când este iluminat prin impulsuri scurte având frecvenţa egală cu turaţia sau un submultiplu întreg al acesteia.  Schema funcţională a unui stroboscop cuprinde:  un oscilator cu frecvenţa reglabilă şi cunoscută,  un formator de impulsuri F.I, care va comanda frecvenţa descărcării unui condensator C prin tubul cu neon sau xenon T.  Acesta va produce impulsuri luminoase de durată scurtă (mai mici de 10µs) cu aceeaşi frecvenţă de repetiţie ca a oscilatorului Fig.7.27. Schema funcţională a unui stroboscop.
  • 33. Pentru măsurare se reglează frecvenţa oscilatorului până când corpul aflat în rotaţie apare staţionar. În acest caz: n = I n m , unde I este număr natural necunoscut.  Dacă se ştie ordinul de mărime al turaţiei, I rezultă de la sine. Dacă nu, se caută o frecvenţă nm inferioară cu un ordin pentru care imaginea apare din nou staţionară. Rezultă: nm n' m n = ( I + 1)n' m ; n = nm − n' m  Avantajul metodei constă în faptul că nu necesită contact direct cu piesa în rotaţie,  Pentru nm=10 - 1000 se pot măsura turaţii între 600 şi 6000 rot/min.  Erorile sunt sub 1%, iar la măsurarea pe cale numerică a frecvenţei oscilatorului, precizia creşte f. mult.
  • 34. c) Măsurarea vitezelor liniare de deplasare.  În afara conversiei vitezei unghiulare a rotaţiilor motoare în viteză liniară, turaţia acestora fiind proporţională cu viteza după relaţia: 60v v n= = sau: v = 0,12 π R n 3,6 ⋅ 2 π R 0,12 π R  Se mai foloseşte curent în navigaţia aeriană şi marină metoda radarului. Pe lângă determinarea poziţiei în spaţiu a corpurilor mobile, radarul poate indica şi viteza de deplasare a acestora, prin efectul Doppler.  Acest efect constă în modificarea frecvenţei unei unde electromagnetice, la reflectarea pe un corp aflat în deplasare.  Astfel frecvenţa scade dacă corpul se depărtează şi creşte dacă corpul se apropie de sursa radiaţiei, variaţia frecvenţei fiind proporţională cu viteza: 2f ∆f = v c în care: c - viteza de propagare a undelor Astfel dacă se lucrează cu f = 10 6 Hz, pentru viteze de 45-150km/h rezultă: ∆f = 840-2800 Hz, erorile de măsurare fiind de 1-3%.