電氣自動化測量設備的技術原理與應用探微

陳雪龍

嘉興市藍劍工程檢測有限公司 浙江 314001

摘要：電氣自動化是現代科學的重要標志，也是工業現代化的核心技術，其中的電氣自動化測量設備則是電氣自動化過程中不可或缺的一部分。目前電氣自動化測量設備還將橄欖枝伸向了全數字化、網絡化、智能化等發展方向。本文筆者試著闡述了電氣自動化測量設備的技術原理并探討了電氣自動化測量設備在現實中的應用。

關鍵詞：電氣自動化測量設備；技術原理；應用

0 引言

隨著科學技術的迅猛發展，電氣自動化測量技術也在不斷進步，自動控制技術和計算機技術的發展步伐也隨之加快，因此當其應用在電氣測量設備中時，電氣測量設備也不斷的在發生變化，慢慢向自動化與高精度方向發展。目前電氣自動化測量技術在實驗室以及其它行業中的應用都非常廣泛，在現代科學技術中的作用也越來越顯著。

1 電氣自動化測量設備的技術原理概述

1.1 電動系儀表的技術原理

電動系儀表是通過可動和固定的兩組不同線圈來合成相應的電氣測量系統，通電后形成一種能量，根據指針穩定時能夠計算可動線圈受到的驅動力矩。當其作為電壓表或者電流表使用的時候，如果兩組線圈檢測的是電流的一部分，或者兩組線圈檢測的是同一電流，被測電流的平方或者被測電壓的平方與指針偏轉角成正比；指針偏轉角與互感隨偏轉角的變化率也成正比[1]。電動系儀表的典型特征是：當其作為電壓表使用時，可串聯不同的附加電阻來控制量程大??；當其作為大量程的電流表使用時，可以將固定線圈和可動線圈并聯；當其作為小量程電流表使用，可將固定線圈和可動線圈串聯。

1.2 電磁系儀表的技術原理

電磁系儀表的結構分為扁線圈吸引型和圓線圈排斥型兩大類。其中吸引型線圈通電后會對可動鐵心產生吸引力，使指針偏轉；而排斥型線圈通電后會使固定鐵心和可動鐵心同時磁化，并且兩個鐵心同一側的磁化極性相同，從而產生排斥力，使指針偏轉。當驅動力矩與游絲產生的反作用力矩平衡時，指針便穩定在某一位置，從而指示出被測量的大小。電磁系儀表的特征是：當接入交流電后，由于可動鐵心有一定的慣性會引起瞬時值的快速變化，指針偏轉角與被測電流的瞬時值的平方以及交流電流有效值的平方都成正比關系，電磁系儀表既可以測量直流電，也能用于測量交流電。這些情況導致電磁系儀表的標尺刻度具有前密后疏的平方律特性。

1.3 磁電系檢流計的技術原理

磁電系檢流計的原理是利用檢流計可動線圈在通電后產生力矩，并且在力矩的作用下進行運動，按照牛頓第二定律，產生的力矩與慣性力矩、阻尼力矩之間具有平衡關系。一旦驅動力矩發生變化，可動線圈夾角就會變化。所以磁電系檢流計在從靜止到穩定的過程中將會受到外電阻產生的阻尼的影響。阻尼能夠決定可動線圈的穩定性，除此之外，由于可動部件質量輕、摩擦力小，如果對其施加一定的驅動力矩，因慣性沖力會越過平衡點，一旦超過平衡點，就會導致可動線圈左右不停的搖擺；但是如果可動線圈與外電阻產生的回路電阻較小，那么就可以產生比較大的阻尼，從而有效避免振動狀況的發生。

1.4 磁電系儀表的技術原理

磁電系儀表的技術原理是通過可動線圈通電，使線圈在磁場中電磁力矩的作用下，引起指針轉動，可動線圈穩定后，驅動力矩等于反作用力矩，偏轉角與流經可動線圈中的電流成正比[3]。磁電系儀表的主要技術特征是：只能用于直流電路。如果一定要在交流電路中使用該儀表，需要安裝整流器。由于磁電系儀表的指針偏轉角與可動線圈的電流成正比，標尺的刻度也很均勻，標尺制作很方便。除此之外，磁電系儀表靈敏度高，這是因為磁電系儀表采用的永久磁鐵和鐵心間的氣隙相對比較小，所以氣隙間的磁感應強度比較高。當磁感應強度較高的時候，驅動力矩就會逐漸增大，而采用反作用力矩系數大的游絲就可以保證指針達到穩定。內部磁場強度很大，受到外部磁場的影響就會比較小，從而保證磁電系儀表準確度比較高。另外磁電系儀表消耗功率很低，被測電路對其的影響較小?？傊?，磁電系儀表是靈敏度高和消耗功率低的一種設備。

2 電氣自動化測量設備的應用

隨著計算機、機械、電子等領域的高速發展，電氣自動化測量技術在周邊產業中也有相應的發展，而且已經被廣泛的應用在了各種領域中，比如復合材料結構的自動化測量、焊縫以及管棒材的自動化測量等，其應用主要包括下面幾個方面。

2.1 電氣自動化測量的一般應用

原材料的自動化測量主要是針對批量生產的原材料進行測量，根據原材料的特點，采用超聲或者渦流等測量方法進行測量。這種新材料新工藝結構的超聲自動化測量，主要是針對近年來航天航空等重要現代工業中迅速發展的復合材料、焊接技術等中的運用。電氣自動化測量設備的應用不僅給自動化檢測技術增添了活力，同時還為科學研究中材料的微結構表征、缺陷評估等方面的測量帶來方便。在生產制造過程中用自動化測量來測量重要鍛件和鑄件，可用自動化超聲掃描、基于射線的成像方法、焊縫的超聲自動化掃描等方法。這個過程主要是針對重要管道、特種設備以及服役設備等的電氣自動化測量。

2.2 電氣自動化測量設備的典型應用

某個企業生產的用于航天工業的某種復合材料，如果用已有的傳統測量方法進行測量需要眾多的技術人員花費幾天的時間來進行測量，同時由于復合材料的承力結構和內部結構越來越復雜，人們對復合材料的質量、安全性和可靠性要求也日益提高。因此這時應采用自動化測量設備對復合材料進行測量。具體可以運用超聲穿透法，利用安裝在兩個對稱的多軸掃描機構上的超聲換能器，使兩個探頭能夠在被測復合材料的構件之間進行自動化掃描，利用入射聲波在復合材料的衰減變化來測量復合材料的缺陷[4]。此外，通過具體的技術控制和全面掃描，超聲測量設備可以同步控制鄰近工件的型面，并利用入射聲波評估與識別復合材料中的反射信息的不足之處，在多軸掃描機構上安裝超聲換能器在數控系統和運動編程的共同作用下進行檢測。一般來說復合材料的單個鋪層厚度為0.15mm，因此我們采用反射法來進行測量，方便之處是如果要跟蹤測量多個型面，只測量一個工件就夠用。

3 結語

科學研究與現代工業生產的重要保障在于電氣自動化測量設備，電氣自動化測量設備的技術理論研究對電氣自動化測量技術的發展尤其有非常重要的意義。因此自動化相關部門應該重視研究電氣自動化測量設備的技術原理，同時結合具體應用促進自動化技術的網絡化和數字化，為我國電氣自動化發展提供源源不斷的動力。

參考文獻：

[1]溫澍萍.電氣自動化儀器檢測原理及技術性能[J].價值工程，2012，4（8）：15.

[2]董世芳，黃娟.電力系統自動化未來發展新技術的若干探討[J].中小企業管理與科技，2011，3（12）：54.

[3]金建華.配電自動化與配電開關設備的發展（上）[J].華通技術，2013，8（11）：32.

[4]周志敏.電子裝置的過壓和過流保護與器件[J].通信電源技術，2012，9（13）：44-45.