Методы и средства автоматического контроля, страница 7

Пневматические преобразователи обладают высокой точностью и позволяют производить дистанционные измерения. Малогабаритная пневматическая оснастка так же позволяет производить изменения в труднодоступных местах и создавать наиболее простые конструкции многомерных устройств для измерения линейных параметров. Однако для работы пневматических устройств необходима воздушная сеть с определенным давлением.

Пневматические преобразователи бывают для контактного и бесконтактного измерения.   

При бесконтактном измерении детали пневматический преобразователь представляет собой измерительное сопло, в качестве заслонки которого служит контролируемая деталь. При бесконтактном измерении детали пневматический преобразователь представляет собой измерительное сопло, в качестве заслонки которого служит контролируемая деталь. Расход воздуха определяется площадью  F2 кольцевого зазора, который образуется торцом измерительного сопла и диаметром проходного сечения и поверхностью контролируемой детали.

Измерение на практике возможно при условии т.е. . В противном случае изменение площади канала истечения не будет зависеть от зазора  .

Преобразователи с плоской заслонкой применяются для контактных измерений из-за простоты изготовления, широко используются в измерительных устройствах. Для увеличения диапазона измерений используют заслонки в виде конуса или параболоиды. Площадь канала истечения -  с конической заслонкой изменяется нелинейно от измерительного перемещения x и определяется по формуле . Диапазон измерений увеличивается при уменьшении угла . Но при этом возрастает нелинейность характеристики .

Эти преобразователи выпускаются с углами при вершине от  и обеспечивают диапазон измерения до 1мм.

Преобразователи с шариковой заслонкой  при весьма простой конструкции работают надежно. При изменении диапазона измерения позволяют получить заданную нелинейность шкалы прибора.

Для построения широкодиапазонных пневматических приборов с равномерной линейной шкалой используют параболоиды вращения.

Расход воздуха в пневматических приборах в основном  измеряют с помощью манометров (давление) и ротаметров (скорость), в зависимости  от этого все измерительные пневматические схемы делятся на две группы: монометрические (реагирующие на изменение давления)  и ротометрические(реагируют на скорость движения воздушного потока).

5. Расчёт преобразователя

Для измерения параметров выбираем схему (рис.3) недифференциального манометрического устройства, работающая по схеме с противодавлением, для измерения диаметра и овальности вала.

Рис. 3 Схема измерения диаметра и овальности вала

Требуется контролировать контактным устройством величину диаметра и овальности отверстия 18^+0.021 при допуске на овальность 0,003 мм.

Измерение этих параметров можно осуществить с помощью схемы (рис. 3), для определения величины овальности и наибольшего и наименьшего значений диаметра.

Размеры отверстия позволяют использовать измерительные сопла с размерами d₂xD = 1x2 мм.

Величина  изменения зазора в процессе измерения также определяется по уравнению (11). Примем m = 0,4, S = 4 мкм (точность установки зазоров определяется точностью шлифования диаметра по торцам сопл) и z = 2.

В этом случае =21 мкм:

S = (1 + m) +Sz=21(1+0,4)+42=37 мкм;

С помощью табл. 12 определяем значение d₁ при условии, что . При d₁ = 1,2 мм с учетом двух измерительных сопл l = 44 мкм, измерительный зазор в середине участка S_cp=118 мкм и пневматическое передаточное отношение К=2,2 мм вод. ст./мкм.

Наименьший суммарный измерительный зазор:

 мкм;

а наибольший зазор:

 мкм.

Величина погрешности отсчетного устройства для этого варианта выбора параметров:

 мкм;

что составит 4% поля допуска.

Время срабатывания в соответствии с табл. 13 будет равна 1,8 с.           Амплитудно-частотная характеристика для входного сопла с d₁=1,2 мм может быть определена следующим образом.

Для визуального измерения необходимо, чтобы А_дин/А_ст.