کمپراتورها
کمپراتورهای ابعادی، (مقایسه گرهای ابعادی) ابزارهایی هستند که در اندازه گیری های طولی استفاده می شوند و ابزارهایی بسیار دقیق هستند.
کمپراتور وسیله است که تغییر مکانهای کوچک را به تغییر مکانهای قابل رویت تبدیل می نماید.
علاوه بر بزرگنمایی زیاد، کمپراتورها باید شرایط زیر را دارا باشند:
1) یک اندازه معین را تکرار نمایند.
2) مقدار بزرگنمایی آنها ثابت باشد.
3) با وارد نمودن نیروی کمی به فکهای اندازه گیر کار نمایند.
4) بزرگنمایی های بسیار زیاد امکان پذیر است.
انواع کمپراتورهای مورد استفاده در اندازه گیری را می توان به دسته های ذیل تقسیم نمود:
(a مکانیکی (b مکانیکی- نوری (c پنوماتیکی (d الکتریکی (e جابجایی سیال
کمپراتورهایی با بزرگنمایی زیاد
کمپراتورهایی با حساسیت و بزرگنمایی زیاد وجود دارد که برای استفاده در اتاقهای استاندارد مناسب هستند.
از این وسایل در مراکز کنترل نیز استفاده می شود.
این کمپراتورها برای کالیبراسیون سنجه ها طراحی و ساخته شده اند.
دو نوع از این کمپراتورها که بنام سازندگان آنهاست عبارتند از:
کمپراتور بروکس
اصلی که این مقایسه گر براساس آن کار می کند، جابجایی حباب یک تراز لوله ای حساس است و به روشی مورد استفاده قرار می گیرد که بصورت طرح در شکل (1) ، نشان داده شده است.
خصوصیت مهم طرح این دستگاه ، تراز لوله ای حساس و قرار داشتن آن بر روی کی لغزنده سینماتیک است که به تراز این امکان را می دهد تا آزادانه شیب صحیح مورد نیاز را که بوسیله تفاوت ارتفاع گیجهای A و B و صفحه میز گردان بوجود می آید، اخذ نماید.
این میز در سطوح بالا و پایین خود کاملا تخت است و دو سطح آن کاملا موازی هستند.
سطح پایینی میز بر روی سطح بالایی پایه قرار دارد و می تواند بر روی سطح بالایی پایه بچرخد.
ترتیب چیدن وقرار گرفتن اجزا به گونه ای است که صفحه فلزی میز به صورت دقیق در صفحه ای از سطح بالایی خودش قابل چرخاندن است.
در موقع استفاده ، دو سنجه که باید با یکدیگر مقایسه شوند، بر روی صفحه فلزی میز قرار داده می شوند و تراز لوله ای روی ستون فولادی با دو پایه غلتکی پایین آورده می شود، فضای بین مراکز غلتکهای آن mm5/17 است.
غلتکها بر روی سطوح بالایی سنجه های A و B قرار داده می شوند.
اگر فرض کنیم که A، سنجه مرجع می باشد، مقدار و جهت انحراف F از شیشه ای در موقعیت A-B به ارتفاع B نسبت به A بستگی دارد.
از آنجا که یک تراز لوله ای مقادیر را نسبت به افق طبیعی نشان می دهد، در محاسبات باید انحراف زاویه ای میز نسبت به افق طبیعی در نظر گرفته شود.
این عمل بوسیله چرخاندن 180 درجه ای صفحه فلزی انجام می شود به طوری که در شکل نشان داده شده است.
در ابتدا تراز لوله ای کاملا از سنجه ها جدا شده و سپس عمل چرخاندن صورت می گیرد.کمپراتورها
کمپراتورهای ابعادی، (مقایسه گرهای ابعادی) ابزارهایی هستند که در اندازه گیری های طولی استفاده می شوند و ابزارهایی بسیار دقیق هستند.
در ابتدا تراز لوله ای کاملا از سنجه ها جدا شده و سپس عمل چرخاندن صورت می گیرد.
اگر فرض کنیم که A، سنجه مرجع می باشد، مقدار و جهت انحراف F از شیشه ای در موقعیت A-B به ارتفاع B نسبت به A بستگی دارد.
در ابتدا تراز لوله ای کاملا از سنجه ها جدا شده و سپس عمل چرخاندن صورت می گیرد.
مقدار خوانده شده دوم در موقعیت B-A بدست می آید.
تفاوت ارتفاع و به ترتیب مقادیر خوانده شده در موقعیت های A-B و B-A هستند.
کوچکترین تقسیم بندی مقیاس دستگاه برابر 2/0 میکرون می باشد و می توان تا 04/0 میکرون را با تخمین خواند.
بنابراین، در نظر گرفتن اثر دوگانه در این روش مقایسه ای ، امکان یافتن تفاوت در ارتفاع سنجه ها با اندازه 02/0 میکرون امکان پذیر است.
یکی از خصوصیات این دستگاه که کاملا بی همتاست، آن است که گیجها با یکدیگر مقایسه می شوند و بصورت جدا از هم در نظر گرفته نمی شوند.
بنابراین باید دو سنجه به حالت تعادل رسیده باشند برای رسیدن به حالت تعادل حرارتی زمان طول سنجه پیشنهاد شده است.
این دستگاه بصورت تجارتی در اندازه هایی ساخته می شود که سنجه های تا طول 1 متر را مقایسه می نماید.
این خاصیت فیزیکی از خواص بی همتای دیگر این دستگاه است.
عملکرد این دستگاه تا حدی آهسته است اما استفاده از آن تحت شرایط صحیح در اتاق استاندارد ، کاملا برای کالیبره کردن سنجه ها مناسب است.
کمپراتور نوری- مکانیکی این وسیله نیز برای کالیبراسیون سنجه ها در تحت شرایط مناسب اندازه گیری اتاقهای استاندارد کاربرد دارد .
سادگی و اقتصادی بودن همراه با بزرگنمایی بسیار زیاد، با ترکیب حرکت مکانیکی همراه با سیستم نوری در طراحی این ابزار مدنظر بوده است.
طرح سیستم بزرگنمایی مکانیکی در شکل (2- ) نشان داده شده است.
سنجه مرجع ، 8، بین سندان و میله تویی اندازه گیری قرار داده می شود و سبب یک حرکت طولی کوچک در بلوک M نسبت به بلوک F می شود.
بلوک ها بوسیله نوارهای نازک فولادی ، S، به یکدیگر و به یک نشانگر متصل شده اند.
در انتهای دیگر نشانگر، حلقه ای قرار گرفته که درون حلقه یک پرده نازک کشیده شده است.
حرکت بلوک M باعث انحراف نشانگر می شود که در حدود 200mm طول دارد.
پره نازک انتهای نشانگر بطور مستقیم دیده نمی شود بلکه فقط مانند یک تصویر نسبت به مقیاس حرکت می نماید.
طرح سیستم نوری مربوط به این قسمت در شکل (3)نشان داده شده است.
این سیستم یک سیستم پرتو افکن ساده است که بزرگنمایی برابر را فراهم می آورد.
پس اگر بزرگنمایی مکانیکی برابر و بزرگنمایی نوری برابر باشد، بزرگنمایی کل برابر است.
مقیاس دستگاه برای خواندن مستقیم تا Mm2/0 کالیبره شده و تقسیمات مقیاس در حدود mm5 از یکدیگر فاصله دارند.
بنابراین امکان خواند مقیاس با تخمین تا Mm02/0 وجود دارد.
بای توجه شود که این طراحی یک بزرگنمایی بسیار زیاد را رد دو مرحله نسبتا ساده تولید می نماید.
سطوح تماس سندان و میله توپی نیز غیر عادی است.
ادامه بلوک M شامل یک ساچمه ساده است اما سطح سندان شامل یک دسته سه تایی ساچمه است که بصورت مثلث قرار گرفته اند.
بنابراین سنجه بصورت صحیح بر روی سندان می نشیند و نمی تواند موضع غیرصحیح نسبت به خط حرکت بلوک M اختیار نماید.
کمپراتورهای مکانیکی میکروکاتو یکی از ساده ترین نوع مکانیسم حرکت در این نوع دستگاه به کار گرفته شده است.
طرح این دستگاه در شکل (4- ) نشان داده شده است.
یک نوار نازک فلزی که در وسط آن یک لوله شیشه ای سبک متصل شده است.
از وسط بطور دائم تابیده شده و مارپیچ راست و چپ درست کرده است.
یک طرف نوار فلزی به یک پایه قابل تنظیم و طرف دیگر به یک زانوی فنری متصل است که انتهای دیگر این زانو به سوزن اندازه گیر متصل می گردد.
وقتی که سوزن اندازه گیر حرکتی بطرف پایین و یا بالا می نماید زانوی فنری، نوار تابیده شده را تغییر طول داده و سبب تابیدن بیشتر و یا باز شدن تاب آن شده و لوله شیشه ای که در مرکز قرار دارد به نسبت مقدار حرکت سوزن اندازه گیر و با تغییر طول نوار تابیده شده می چرخد.
ابعاد سطح نوار تابیده شده همیشه کوچک انتخاب می شود و مقدار آن به بزرگنمایی دستگاه بستگی دارد.
مقدار متوسطه ای این ابعاد است.
با استفاده از پایه قابل تنظیم، طول نوار تابیده شود که نسبت مستقیم با بزرگنمایی دستگاه دارد، قابل تنظیم است.
سوزن اندازه گیری دستگاه روی واشرهای، شکاف C شکل سوار شده است و بدین ترتیب مکانسیم دستگاه طوری است که لوله و یا راهنما در آن حرکت نمی کند که خوردگی ایجاد شود بلکه واشر همراه سوزن بالا و پایین می رود.
این دستگاه تا بزرگنمایی برابر ساخته شده است.
کمپراستور سیگما نوع دیگر کمپراتور مکانیکی دارای مکانیسمی است که در شکل (5- ) نشان داده شده است.
سوزن اندازه گیری که روی دو دیافراگم شیار دار سوار شده ، حرکت را به یک لبه تیز منتقل می کند.
قطعه صلیبی شکلی که دارای یک قسمت ثابت و یک قسمت متحرک است در یکی از دو انتهای قطعه با لبه تیر قرار گرفته و قسمت متحرک آن را به یک بازوی شکل که به آن متصل است منتقل می نماید.
اگر طول موثر بازو I و فاصله قطعه لبه تیز تا مرکز قطعه صلیبی شکل که تکیه گاه است مقدار X باشد، مقدار بزرگنمایی اولیه خواهد بود.
در انتهای بازوی شکل به یک نوار فلزی از جنس فسفر- برنز که به دور یک قرقره به شعاع r پیچیده شده متصل است و عقربه دستگاه نیز به محور قرقره وصل شده است.
اگر طول عقربه R باشد، دومین مرحله از بزرگنمایی مقدار را خواهد داشت و جمع کل بزرگنمایی دستگاه است.
بزرگنمایی را با پیچ های متصل به قطعه لبه نیز می توان تنظیم کرد.
یعنی مقدار X را تغییر داد و همچنین می توان از قرقره هایی با شعاعهای مختلف استفاده نمود که باعث تغییر در مقدار بزرگنمایی دستگاه خواهد شد.
جدای از سیستم حرکتی، این دستگاه دارای قسمتهای جالب دیگر به شرح ذیل است: ایمنی: باید توجه شود که با حرکت لبه تیغه ای، لولای متصل به آن نیز حرکت می نماید بنابراین اگر سوزن اندازه گیر با نیروی زیاد حرکت نماید باعث حرکت لبه تیغه ای شده و قسمت متصل به لولا نیز حرکت می نماید، در نتیجه نیروی شوک دار به سیستم حرکتی (عقربه) وارد وارد نمی شود.
خواندن مقیاس توام با سکون: قرار دادن یک دیسک غیرآهنی بر روی محور نشانگر که در میدان مغناطیسی ثابت حرکت می نماید باعث می شود که نشانگر با نوسان کم یا بدون نوسان به محل اصلی خود برگردد.
حرکت دورانی نشانگر و دیسک باعث جریان مخالف در دیسک می شود که این جریان دارای اثر چرخش مخالف و متضاد با جهت حرکت و متناسب با سرعت دوران است.
بنابراین نوسانات بوسیله نیروی مستهلک کننده که قابل تغییر است، مستهلک شود.
به عبارت دیگر با بزرگی و سرعت نوسان، نیروی مستهلک کننده نیز تغییر می کند.
تنظیم خوب: نقطه را با استفاده از قطعه استاندارد و با چرخاندن حلقه مندرج قابل تنظیم می توان تنظیم نمود و قطعه های بعدی را نسبت به نقطه صفر سنجید.
حس این دستگاه آن است که مقیاس دستگاه نسبت به عقربه قابل تنظیم است.
انطباق (اختلاف رویت با درنظر گرفتن محل دید ناظر): این مساله باعث خواندن نادرست دستگاههای مدرج می شود که با قرار دادن یک نوار آینه ای بر روی مقیاس می توان این مشکل را حل کرده خط واصل بین چشم و نشانگر فقط وقتی عمود بر مقیاس است که نشانگر با تصویر خودش بر روی نوار نقره ای صفحه مدرج منطبق شود.
فشار اندازه گیری ثابت: ساختاری که در شکل دستگاه نشان داده نشده است، استفاده از یک مغناطیس برای ثابت نگه داشتن فشار در محدوده کاری دستگاه است.
در هر دستگاهی از این نمونه، تغییر بیشتر در حرکت، نیروی مورد نیاز بای جابجایی را بزرگتر خواهد کرد و در نتیجه باعث افزایش فشار اندازه گیری می شود.
این اثر مضر با قرار دادن یک مغناطیس نعلی شکل بر روی بدنه و میله نگهدارنده بر روی سوزن اندازه گیر جبران شده است.
بطوریکه وقتی سوزن اندازه گیر بالا می رود و نیروی موردنیاز افزایش می یابد، میله نگهدارنده به حوزه مغناطیس رسیده و جاذبه مغناطیسی بین این دو افزایش می یابد، بنابراین وقتی که نیروی منحرف کننده مورد نیاز افزایش می یابد به کمک افزایش نیروی مغناطیس به حرکت سوزن اندازه گیر کمک می شود و نیروی کلی مورد نیاز ثابت می ماند.
کمپراتور سیگما که مورد بررسی قرار گرفت، دستگاهی عالی برای اندازه گیری است.
این دستگاه مثالی از تکنیک طراحی درجه یک است که تمام مسایل بطور جداگانه در آن در نظر گرفته شده و برای هر مساله با استفاده از اصول نسبتا ساده و شناخته شده تدبیری اتخاذ شده است.
کمپراتورهای مکانیکی- نوری در این وسایل، جابجایی کوچک سوزن اندازه گیری در ابتدا بوسیله یک سیستم مکانیکی که معمولا شامل اهرمی است که در نقطه ای تکیه کرده ، بزرگ شده و بدنبال آن، بزرگنمایی بیشتر توسط یک سیستم ساده نوری تصویر سازی می شود.
سیستم مکانیکی باعث چرخش یک صفحه منعکس کننده (آینه) حول محور خودش می شود.
تصویر یک شاخص در موقعیتی نسبت به مقیاس و بر روی سطح داخلی یک صفحه شیشه ای سنگ رس شده آشکار می شود.
شکل زیر فقط طرح دستگاه را نشان می دهد.
در این سیستم: واحدبزرگنمایی مکانیکی واحدبزرگنمایی نوری واحدبزرگنمایی کل ضریب 2 در بزرگنمایی نوری به روش زیر بدست آمده است.
یک پرتو نور موازی را در نظر بگیرید که بر روی صفحه منعکس کننده ای تحت زاویه نسبت به خط عمود بر صفحه منعکس کننده (شکل