Поплавковым уровнемером называется уровнемер, основанный на измерении положения поплавка, частично погруженного в жидкость, причем степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкости не зависит от контролируемого уровня. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно, по его положению может быть определено значение уровня. В статическом режиме на поплавок действуют: сила тяжести G и выталкивающие силы жидкости и газовой среды. При перемещении поплавка появляется также сила сопротивления в подвижных элементах уровнемера. Если пренебречь силой сопротивления кинематики и выталкивающей силой газовой фазы, то действующие на поплавок силы связаны уравнением G = Vжρ жg, где Vж — объем погруженной части поплавка, ρ ж — плотность жидкости.Объем Vж однозначно определяет осадку (глубину погружения) поплавка. При изменении плотности контролируемой жидкости на Δρ ж изменяется объем погруженной части на ΔVж, что приводит к изменению осадка, т.е. к появлению дополнительной погрешности. Выражение для ΔVж можно получить в виде ΔVж = (δVж / δρ ж)Δρ ж = -Vж (Δρ ж / ρ ж)Таким образом, объем погруженной части Vж, а следовательно, осадка поплавка, является параметром, определяющим дополни-тельную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для снижения этой погрешности целесообразно уменьшить осадку поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо облегчением поплавка.В простейшем случае поплавок соединен с указателем с помощью гибкой механической связи. Размеры поплавка ограничиваются размерами уровнемера, масса поплавка не может быть сильно уменьшена из-за необходимости обеспечения требуемого натяжения гибкого элемента и преодоления сил трения. Сила сопротивления определяется выбором схемы связи поплавка с измерительной схемой уровнемера. Такая конструкция имеет большой диапазон измерения, но не обеспечивает хорошей герметизации резервуара, поэтому используется только при небольшом избыточном давлении или разрежении и невысоких температурах контролируемой среды. Примером такого уровнемера являются уровнемеры типа УДУ. Они предназначены для измерения уровня нефтепродуктов с температурой (-50...50) °С, в интервале избыточных давлений (-1,5...3) кПа. Диапазоны измерения 0...12 или 0...20 м, основная погрешность ±4 мм.При более высоких значениях температуры и давления среды используются поплавковые уровнемеры с магнитными преобразователями. Примером таких приборов являются магнитные уровнемеры типа ПМП (рис. 1) НПП «СЕНСОР

Рис. 1. Схема поплавкового уровнемера ПМП:1 — корпус; 2 — кабельный вывод; 3 — зонтик; 4 — стопорное кольцо; 5 — постоянный магнит; 6 — поплавок; 7 — направляющая трубка; 8 — герконовое релеПо направляющей трубе 7 под влиянием изменения уровня жидкости перемещается поплавок 6 с постоянным магнитом 5. Внутри трубки 7 по всей ее длине находятся герконовые реле, которые срабатывают под действием магнитного поля поплавка. Стопорное кольцо 4 ограничивает перемещение поплавка вверх, а зонтик 3 защищает его от капель конденсата, который может образовываться на внутренних стенках резервуара. При диапазоне измерения от 0,5 до 6 м высота уровня измеряется с дискретностью 5 мм. При определении массы для учета изменения плотности жидкости в преобразователе производится измерение температуры. Эти преобразователи могут иметь в качестве выходной величины изменение сопротивления, токовый сигнал 4...20 мА или цифровой.Магнитные поплавки входят в состав ультразвуковых уровнемеров.

Аналитические весы

Аналитические весы —очень точный и хрупкий прибор. Они позволяют взвешивать с точностью до 0,0001—0,0002 г. Максимальная нагрузка этих весов 200 г. В настоящее время в лабораториях применяют демпферные электровесы различных конструкций.

Одной из самых важных частей аналитических весов является коромысло с укрепленными на нем тремя агатовыми призмами. Средняя призма служит опорой коромысла в момент взвешивания. Призмы, помещенные на концах коромысла, являются опорой для чашек весов. К коромыслу прикреплена длинная вертикальная стрелка, на конце ее прикреплена микрошкала. На экране особого оптического приспособления, так называемого вейтографа, наблюдатель видит перемещение увеличенного изображения микрошкалы около неподвижной от-счетной линии. Каждое деление микрошкалы, обозначенное цифрой, отвечает нагрузке 1 мг (0,001 г). Расстояние между двумя соседними делениями разделено на 10 или 5 делений (в зависимости от марки весов), каждое деление соответствует, следовательно, 0,0001 или 0,0002 г.

К дужке или чашке весов прикреплены демпферы — приспособления для торможения колебания весов. Вследствие этого стрелка весов быстро приходит в состояние равновесия. Это облегчает и ускоряет взвешивание.

 Аналитические весы снабжены специальным приспособлением— арретиром. При помощи арретира коромысло весов приподнимается и становится в такое положение, при котором ни одна из призм не касается своих опорных подушек. Арретир приводится в движение рукояткой, прикрепленной к нижней части доски весов. Поворачивать ручку арретира надо очень осторожно и плавно. Нужно твердо помнить, что, когда на чашки весов помещают нагрузку или взвешиваемый предмет, а также когда весами не пользуются, они должны быть арретированы.

Весы помещены в стеклянный футляр, защищающий их от пыли, изменения температуры и резкого движения воздуха.

Аналитические весы должны находиться в специальном помещении — так называемой весовой комнате. Аналитические весы периодически должны проверяться мастером-специалистом.

Весы должны иметь плавный ход, т. е. Взвешиваемый предмет должен иметь ту же температуру, что и весы

Для взвешивания на демпферных электровесах применяется специальный аналитический разновес (рис. 20). Это набор граммовых гирек, помещенных в специальную коробочку с отдельными гнездами для каждой гирьки. В ящике находятся гирьки массой 50, 20, 10, 10, 10, 5, 2,1, 1, 1 г или 50, 20, 20, 10, 5, 2, 2, 1 г. В коробке также находится пинцет, при помощи которого берут гирьки.

Весы для аналитических работ подразделяют на 1-й и 2-й класс точности; по конструкции — на весы периодического качания и апериодические, или демпферные.По системе нагрузки мелкого разновеса аналитические весы, кроме обычных, бывают с цепочкой, полуавтоматические и автоматические.Установка аналитических весов. Аналитические весы помещают в специальной так называемой весовой комнате, причем при установке их руководствуются следующими правилами.

Для каждых аналитических весов должна быть установлена полка на кронштейнах, укрепленных на капитальной стене. На эту полку, кроме аналитических весов, нельзя ничего ставить; нельзя также облокачиваться на нее. Около аналитических весов Нельзя ставить нагретые до высокой температуры предметы. Недопустимо также, чтобы па весы падал прямой солнечный свет или чтобы они были расположены близко от отопительных приборов, так как это вызывает неравномерное нагревание плеч коромысла весов, приводящее к неравноплечию. Весы нельзя помещать также у наружной стены здания, имеющей неодинаковую температуру летом и зимой, что отражается на точности аналитических весов.Весы нельзя располагать в тех местах, где фундамент или "стены дрожат в результате движения транспорта.

Аналитические одноплечие весы ВАО – 200:1 – верхняя крышка; 2 – лимбы; 3 – боковая дверца; 4 – арретир; 5 – табло; 6 – кнопка установки нуляЧашка с гирями уравновешена на другом плече коромысла демпфером – противовесом. Взвешивание производится при постоянной нагрузке коромысла по методу замещения (способ Д.И. Менделеева). Уравновешивают груз на чашке путем снятия гирь с подвески.

Взвешивание производят в следующем порядке:

1. Проверяют, не загрязнены ли весы и правильно

ли они установлены; проверяют наличие всех разновесок

в комплекте.

2.    Включают весы в осветительную сеть

3. Проверяют нулевую точку.

4. Помещают взвешиваемый предмет на левую чашку весов и закрывают дверцу.

Открывают правую дверцу и начинают подбирать гирьки, начиная от большейк меньшей по очереди. 

10. По окончании взвешивания надо убедиться, что

весы арретированы, нагрузка снята, дверцы полностью

Торсионные и счетные весы

Весы пружинного типа, предназначенные для быстрого и относительно точного взвешивания грузов до 500 мг. Имеют арретир, чашки весов заключены в шкафчик. Техника взвешивания: весы устанавливают по уровню, открывают арретир, стрелке указателя придают нулевое положение, закрывают арретир, открывают дверцы шкафчика, ставят на подвеску взвешиваемый груз, дверцу шкафчика закрывают, открывают арретир и поворачивают указатель веса до тех пор, пока указатель равновесия не совместится с чертой равновесия, закрывают арретир и по делению, к-рое указывает стрелка, определяют вес.

Особое место в лабораторной практике занимают торсионные весы. Преимуществом этих весов является их портативность, простота пользования, значительная экономия времени при взвешивании с сохранением достаточной точности.
Чувствительным элементом Пружинных(торсионных) весов является спиральная плоская или цилиндрическая пружина, деформирующаяся под действием веса тела. Показания весов отсчитываются по шкале, вдоль которой перемещается соединенный с пружиной указатель. При помощи пружинных весов измеряют не массу, а вес, однако в большинстве случаев шкала пружинных весов градуируется в единицах массы.
В крутильных (торсионных) весах чувствительным элементом служит упругая нить или спиральная пружина. Нагрузка определяется по углу закручивания нити, который пропорционален создаваемому нагрузкой крутильному моменту. Схема крутильных весов представлена на рис. 37.Рис. 37. Схема торсионных весов.
1 — спиральные пружины; 2 — рычаг для помещения груза; 3 — магнитный успокоитель; 4 — стрелка; 5 — шкала.Весы торсионные ВТ-500 отечественного производства предназначаются для быстрого взвешивания проб и образцов в пределах от 10 до 500 мг.
Коромысло весов с крючком для чашечки, на которой помещается проба, перемещается при вращении оси между полюсами постоянного магнита, служащего успокоителем. На оси смонтирована также контрольная стрелка — указатель нулевого положения коромысла весов.
Внешний конец жестко связан с отсчетной стрелкой, показывающей результаты взвешивания на шкале циферблата, а внутренний конец соединен с осью весов. При вращении тарировочной головки происходит совмещение контрольной стрелки с контрольным штрихом на циферблате. В нерабочем состоянии весы должны быть арретированы рычагом арретира, находящегося в нижней части корпуса.Как уже указывалось ранее, перед загрузкой центрифуги пробирками их необходимо уравновесить. Для этой цели служат весы для уравновешивания центрифужных пробирок емкостью от 10 до 100 мл. Весы простейшего типа представляют собой равноплечий рычаг, по краям которого с обеих сторон подвешены дужки с чашками для установки пробирок. Весы подвешиваются на стойку, закрепленную на подставке.Высокоинтеллектуальные счётные весы просты в использовании и укомплектованы диском с программным обеспечением счетные весы отличаются тем, что информация отображается на нескольких цифровых дисплеях: общий вес одного образца и текущей партии, общее количество образцов в партии.

Весы счетные МК-С.Электронные настольные счетные весы МК-С предназначены для подсчета и учета одинаковых по весу мелких деталей. Весы преимущественно используются на производственных складах и предприятиях тор

19.Измерение сил с помощью  тензометрических преобразователей Тензометрический датчик силы представляет собой гибкое тело, которое под влиянием действующей силы подвергается линейной деформации. На подходящих местах тела приклеены чувствительные элементы, так называемые тензометры.

Измерение силы.Тензорезистор, наклеенный на рабочее тело датчика, являющегося опорой для груза или прилагаемого усилия, может измерить силу, направленную на эту опору, или вес, лежащего на ней груза.Тензометр — это резистивный элемент, электрическое сопротивление которого вследствие механической деформации (растяжения или сжатия) изменяет свое значение. Действующая сила, таким образом, способствует изменению электрического сопротивления. На датчике обычно расположены четыре тензометра, которые включены в мостовую систему для того, чтобы изменение сопротивления было можно легче определить.По описанному принципу функционируют датчики с металлическими тензометрами.

Тензометрический датчик силы работает по принципу моста Уитстона (рис . 1), поэтому при подключении датчика поступаем так же, как и при резистивном мосте. Практически это значит, что необходимо обеспечить:Питание датчика постоянным или переменным напряжением. Усилить выходное напряжение от датчика (то есть напряжение подиагонали моста).

Рис. 1.  Электрическое подключение тензометрического датчика силыУказанные действия обеспечиваются при помощи преобразователей, которые содержат, кроме источника питания и усилителя, и другие контуры, например активный фильтр и преобразователь тока. Параметры тензометрических датчиков силы.Форма датчика.Для применения тензометров в конкретных случаях очень важен тип датчика, то есть его форма и возможности закрепления. Диапазон измерения.Основным параметром тензометричес-кого датчика является его диапазон измерения, который можно повысить максимально на 30-50%.Чувствительность датчика.Важным параметром, особенно с точки зрения обработки выходного сигнала, является чувствительность датчика.Температурные характеристикиС ростом или падением температуры изменяется как сигнал ненагруженного датчика Точность датчикаУ датчиков для измерения силы точность характеризуется с помощью класса точности, который указывает процентную ошибку датчика, относящуюся к его диапазону.Оценка Блок-схема преобразователя типа EMS170 представлена на рис. 2. Некоторые типы датчиков, например, ESM150, позволяют вложить преобразователь прямо в тело датчика. В таком случае на выходе датчика будет прямой стандартный сигнал напряжения или тока. Однако применение преобразователя не всегда обязательно. На рынке присутствуют и цифровые электронные приборы, которые позволяют прямое подключение датчика, и обычно они бывают более точными

 рис.5

Тензометрический датчик для испытаний EMS70EMS70 (рис. 5) — кольцевой датчик силы сравнительно сложной конструкции. В него вложен двойной или тройной (в зависимости от диапазона) тензометрический мост, это гарантирует лучшие свойства, прежде всего, с точки зрения устойчивости по отношению к боковым силам. Он имеет широкий диапазон измеряемых сил (от 1 до 500 кН) и отличные метрологические свойства. Этот датчик успешно применяется, например, в автомобильной промышленности. Параметры тензометрических датчиков силыФорма датчикаДля применения тензометров в конкретных случаях очень важен тип датчика, то есть его форма и возможности закрепления.Универсальные мембранный датчик EMS230.Они имеют простую конструкцию, универсальны в применении и выгодны по цене предназначены для измерения силы по отношению к подставке.Диапазон измерения .Основным параметром тензометричес-кого датчика является его диапазон измерения, который можно повысить максимально на 30-50%.Чувствительность датчика .Важным параметром, особенно с точки зрения обработки выходного сигнала, является чувствительность датчика. Температурные характеристики .С ростом или падением температуры изменяется как сигнал ненагруженного датчика Точность датчика .У датчиков для измерения силы точность характеризуется с помощью класса точности, который указывает процентную ошибку датчика, относящуюся к его диапазону.Оценка по виду чувствительного элемента различаются следующие тензорезисторы: Проволочные тензорезисторы. В качестве чувствительного элемента в них применяется проволока из сплава Ni-Cu или Ni-Cr, толщиной 13-25 микрометров.Фольговые тензорезисторы. У фольговых тензорезисторов чувствительный элемент выполнен из фольги толщиной несколько микрометровПолупроводниковые тензорезисторы. Их чувствительный элемент изготовлен из монокристалла кремния, К-фактор таких тензорезисторов - может достигать 90 - 200 Выпускаются тензорезисторы с различной конфигурацией (рис. 40): Одиночные. Двойные..Тройные.. Специальные. Для проведения специализированных измерений применяются особые конфигурации тензорезисторов . Более броским примером использования тензометров являются весы. Весы на тензодатчиках используются в разных отраслях индустрии: цветная и темная металлургии, хим, строительная, пищевая и другие отрасли.