电气自动化测量设备的技术原理及应用研究

电气自动化测量设备的技术原理及应用研究

发表时间：2016-08-16T16:12:00.967Z 来源：《低碳地产》2015年第1期作者：肖泽西

[导读] 测量设备随着应用要求的不断提升，已经向着网络化、全数字化以及智能化等方向发展。

邵阳学院电气工程及其自动化专业2011级 422000

【摘要】目前我国在电气自动化方面的发展虽然并未达到国际领先水平，但这一技术已经逐渐应用于各领域并取得了明显作用。测量设备随着应用要求的不断提升，已经向着网络化、全数字化以及智能化等方向发展。本文基于这一背景，研究了测量设备技术原理，并在此基础上提出了几点测量设备的应用。

【关键词】测量设备；技术原理；具体应用

随着相关技术的不断发展，电气自动化测量逐渐应用于各个领域，计算机技术与自动控制技术和发展步伐也随之加快。电气测量设备中采用电气自动化测量设备时，其测量方式逐渐向着高精度以及自动化方向进步，在测量准确性以及便捷性上也有了质的飞跃。本文以此为主线，研究了测量设备的技术原理及应用，现报道如下：

一、测量设备技术原理

（一）磁电系检流计

在原理方面，磁电系检流计利用了线圈产生的力矩。在通电后，线圈能够利用力矩进行运动。根据牛顿第二定律，阻尼力矩、惯性力矩与线圈产生的力矩之间能够达到平衡状态。因此当驱动力矩出现变化时，可动线圈的夹角会随之产生变化。因此，磁电系检流计从静止状态到稳定状态期间，会受到阻尼的影响。阻尼是受到外电阻作用产生的，除了能够对线圈产生稳定性影响外。还具有摩擦力小以及质量较轻的优势，在较小的驱动力矩下便能够在惯性作用下越过平衡点。当平衡点被打破，线圈会呈现出左右摇摆的状态；但若外电阻和可动线圈之间的回路电阻偏小，则产生的阻尼较大，继而对振动状态予以避免。

（二）电动系仪表

电动系仪表能够将固定和可动的两种线圈加以合成，从而完成电气测量系统。在通电之后，这一系统能够形成能量，在指针处稳定状态下将可动线圈受到的驱动力矩计算出来。若将电动系仪表作为电流表或电压表使用，当检测时两组线圈检测对象属于同一电流的一部分时，被测电压的平方与被测电流的平方会随着指针偏转角的变化而变化，其变化成正比。电动系仪表具有几个明显特征：将其作为小量程电流表加以使用的时候，能够将可动线圈与固定线圈串联；将其作为大量程电流表使用的时候，能够将可动线圈与固定线圈并联；若将其作为电压表使用，能够通过对不同附加电阻的串联来控制量程大小。

（三）磁电系仪表

将可动线圈通电，磁电系仪表能够在电磁力矩作用下让线圈引起指针的变化，在可动线圈处于稳定状态之后，驱动力矩便等于反作用力距。电流流经可动线圈，与偏转角呈正比状态。在技术特征方面，磁电系仪表主要表现为只能使用在直流电路上。但由于具体使用环境要求，若必须将磁电系仪表使用在交流电路中，需要在电路上安装整流器，保障磁电系仪表的正常运行。磁电系仪表除了标尺制作方便、刻度准确均匀外，还具有较高的灵敏性。灵敏性的优势是由于磁电系仪表内部设计产生，其铁芯与永久磁铁的间隙较小，因此间隙之间的磁感应强度较打。当磁感应较强时，驱动力矩会逐渐呈现升高趋势，保障指针的稳定性。若内部磁场具有较高强度。则不会受到太多外部磁场的影响，保障了磁电系仪表的使用稳定、准确性。另外，在功率消耗上，磁电系仪表所需功率较低，不会受到太大被测电路的影响。因此，磁电系仪表在使用上具有低消耗功率以及高灵敏度的优势。

（四）电磁系仪表

在结构方面，电磁系仪表能够分为，排斥型圆线圈以及吸引型扁线圈。在通电之后，排斥型线圈能够让可动铁芯以及固定铁芯同时磁化，并且同侧的两个铁芯在磁化极性也是处于相同状态，因此可同性相斥产生排斥力，让指针偏转。通电后的吸引型线圈则是对铁芯产生吸引，造成指针偏转。当游丝于驱动力矩产生反作用让力矩处于平衡状态时，指针能够固定在某一位置，让观察者了解其指数，从而得出被测量。在接入交流电之后，电磁系仪表可动铁芯会存在一定惯性，出现短时间内的数值变化。交流电流的平方与被测电流与指针偏转角的瞬时值平方属于正比关系，因此电磁系仪表不但可以对直流电予以测量，还能够测量交流电。

二、测量设备的应用

（一）特殊元件的测量

测量设备能够使用在一些特殊元件的测量方面。以批量生产原料为例，电气自动化的测量更能够根据原材料用途以及质地等特点实现超声测量或是涡流测量，让测量准确度更高。如使用超声自动化测量管棒材、使用涡流自动化测量薄壁管材或丝材。在使用超声自动化测量新工艺材料时，其主要用于目前较流行的复合材料或是固焊接，在航空航天方面应用广泛。同时，自动化测量还能够适用于测量生产环节零部件方面，对于重要铸件以及锻件进行扫描测量，完成焊缝的射线成像或是超声自动化测量。另外，测量设备还能够在自动化监测中对研究材料展开微结构表征以及缺陷评估等方面的测量，为自动化监测注入了新的力量。

（二）复合材料的测量

在测量适用于航天工业领域的复合材料方面，传统测量模式为人工为主，众多测量人员需要花费较长时间测算材料所需数据，并对复合材料内部各个结构的数据予以明确，测量工程量及计算强度较大。同时由于复合材料的内部结构以及承力结构逐渐复杂，测量人员对复合材料的使用安全性、原材料质量以及使用可靠性要求也逐渐提升。传统人工为主的测量方式已经不再适用于现阶段复合材料管理中，因此对复合材料展开测量使用自动化测量设备是必然趋势。具体而言，测量人员可利用超声穿透法，通过安装在两个对称的多轴扫描机构上的超声换能器，让测量设备的两个探头能够在被测复合材料的构件之间完成自动化扫描并读取相关数据，通过入射声波在复合材料的衰减变化了解复合材料是否存在缺陷。除此之外，利用具体的全面扫描以及技术控制，超声测量设备能够近乎于实时的控制邻近工件型面，并通过识别复合材料中的反射信息以及入射声波评估的不足之处分析，在多轴扫描机构上安装超声换能器在运动编程与数控系统的共同作用下进行检测。通常而言复合材料的单个铺层厚度为0.15毫米，因此测量人员可实施反射法来进行测量。这样一来，若是要跟踪测量多个型