A paraméter-típusmérő jelátalakítók utalnak. Elsődleges mérőátalakítók. b) Kapacitív átalakítók

18. téma.

Mérési átalakítók (érzékelők)

Az ellenőrző objektum állapotáról és az ellenőrzési műveletre való reakciója nem tud információt működni. Olyan rendszerek eleme, amelyek ilyen információkat szolgáltatnak mérő érzékelő átalakító .

Az érzékelő típusok száma jelentősen meghaladja a mért értékek számát, mivel ugyanazt a fizikai értéket különböző módszerekkel és érzékelőkkel lehet mérni.

A legtöbb érzékelő esetében az elektromos módszerek mérése nemcsak elektromos és mágneses, hanem más fizikai mennyiségek is jellemzi. Ez a megközelítés miatt az előnye a villamos méreteit, figyelembe véve azt a tényt, hogy az elektromos jeleket egyszerűen és gyorsan továbbítja a nagy távolságokat, elektromos értékek könnyen, gyorsan és pontosan átkonvertálja digitális kód, hogy nagy pontossággal és érzékenységgel.

Számos jellemző az érzékelők osztályozási jellemzőiként történhet: a konverziós funkció típusa; a bemeneti és kimeneti értékének nemzetsége; működési elve; Konstruktív végrehajtás.

Az alkalmazott energia típusával az érzékelők elektromos, mechanikus, pneumatikus és hidraulikusra oszthatók. A kimeneti jel típusától függően: analóg, diszkrét, relé, természetes vagy egységes kimeneti jelzéssel.

A bemeneti érték konverziójának jellegével: parametrikus, generátor, frekvencia, fázis.

A mért fizikai mennyiség formájában: lineáris és szögletes elmozdulások, nyomás, hőmérséklet, anyagok koncentrációja stb.

A paraméteres átalakítók hatásának elvét az elektromos áramkörök paramétereire konvertálja a nem elektromos innossági értékeket: ellenállás R.Induktivitás L., Kapacitás TÓL TŐLkölcsönösen indukció M.. Külső forrásokra van szükség ezeknek a konvertereknek. Az ilyen érzékelők magukban foglalják: ellenállás, induktív, transzformátor, kapacitív átalakítók.

A generátor átalakítók átalakítják a bemeneti értékeket az EMF-hez. Nem igénylik a további áramforrások energiáját.

Ezek indukciós, termoelektromos, piezoelektromos, fotovoltaikus átalakítók.

A fázis és a frekvenciaváltók lehetnek paraméteres és generátor.

Gumi - sor formájában készült, amely a mobilkontaktust a bemenet mért értékének hatása alatt mozgatja. Leggyakrabban az Right érzékelő a potenciométer-séma szerint a mérőrendszerben található, néha potenciometrikus érzékelőknek nevezik.

Az érzékelő kimeneti nagysága az elektromos ellenállás, amely funkcionálisan kapcsolódik a mozgó érintkezés helyzetéhez. Az ilyen érzékelők a sarok vagy a nemlineáris mozgások átalakítását szolgálják a megfelelő ellenálláshoz, áram, feszültséghez.

A nyomás, az áramlás, a szint mérésére is használhatók. Ezeket a nem elektromos értékek köztes átalakítóként is használják elektromos.

Az automatizálási eszközökben a vezetékes robusztus átalakítót széles körben használják, amelyeket a konverziós funkció nagy pontosságával és stabilitásával jellemeznek, kis hőmérsékleti tényezővel rendelkeznek (TKS).

A hátrányok közé tartozik az alacsony felbontású, viszonylag alacsony ellenállás (tucatnyi com), korlátozott képesség a váltakozó áramra, a maradék induktivitás és a kanyargási kapacitás miatt.

A tekercselést a fordulóban lévő szigetelt huzal végzi, vagy egy adott lépéssel. Konstanta, a mangán vezetékként alkalmazható.

Ez a típusú érzékelő nem válaszol a bemeneti jel jelére, mind az állandó, mind a váltakozó áramon.

Tezorisztorok. Munkájuk egy törzshatáson alapul, amely a vezetés és a félvezető anyagok aktív rezisztenciájának megváltoztatását eredményezi mechanikai deformációjukban.

Az anyagi törzs hatásának jellemzője a stresszérzékenység együtthatója. NAK NEK T, a karmester hosszának megváltoztatására irányuló rezisztencia aránya

Konstanta - NAK NEK T \u003d 2.

Nichrome - NAK NEK T \u003d 2.2.

Chrome - NAK NEK T \u003d 2,5

A tesztorvosok a folyadék és a gázok nyomásának mérésére szolgálnak, az anyagok rugalmas deformációinak mérése során: a hajlítások nyomása, csavarás.

A kis TKS-kkel rendelkező fémek tesorororatív anyagként használhatók: Manganin, Constanta, Nichrome, higany, magas hőmérsékletű ötvözetek, félvezető anyagok: Németország, Szilícium. Fémszűrőket kaptunk a legnagyobb eloszlásban. Ezek huzalokra és fóliára vannak osztva, az utóbbi tökéletesebb.

Szénátalakítók. A működés elvét a széntartalmú érintkezési ellenállás megváltoztatásán alapul, amikor nyomásváltozások. Az erőfeszítések, nyomás, kis elmozdulások mérésére szolgálnak. Megkülönbözteti a szénoszlopokat és a tensolitokat.

Az első egy 10-15 polírozott mosógépkészlet, amely elektródaszén készült.

A szén-átalakító jellemzője nemlineáris, változatos érzékenységgel rendelkezik. Instabil a munkában, a jellemzők függenek a környezet hőmérsékletétől és páratartalmától, a felületi előkészítés minőségétől.

A második apró méret és tömeg. A gyors és sokk stresszének mérésére szolgálnak egy kis méret mozgó részeiben, miközben mind a stretching, mind a tömörítésen dolgoznak. A tensolit átalakító érzékenységi együtthatója nagyobb, mint a Thorzoroké, és van NAK NEK \u003d 15 ¸ 20.

A grafit, a korom, a bakelit lakk és más komponensek keverékéből álló csíkok formájában végzik. Ezek a csíkok a tesztelemre vannak beillesztve.

A rezisztív átalakítók, annak ellenére, hogy az eddig rejlő hibákat széles körben használják.

Kapacitív átalakítók. A működési elv a kondenzátor kapacitásának változása alapján történik a bemeneti átalakított érték kifejezetten

ahol e a dielektromos relatív dielektromos permeabilitása; E 0 a vákuum dielektromos permeabilitása; S. - tányérterület; D - A dielektromos vagy a lemezek közötti távolság vastagsága.

A kapacitív érzékelők a szögletes és lineáris elmozdulások, lineáris méretek, szintek, erőfeszítések, koncentráció páratartalma stb.

Kapacitív lapos párhuzamos érzékelőknél a mennyezeti sík változások S. (Megváltozott átfedési terület) A lineáris statikus jellemzői.

A váltakozó légréssel rendelkező kapacitív átalakítóknál a jellemző nemlineáris.

Átalakító és a változás a dielektrikum vezetőképesség közeg az elektródák között széles körben használják, hogy szintjének mérésére folyékony és ömlesztett anyagok, összetételének analízisével és az anyagok koncentrációjának a kémiai, olajfinomító iparban, a számlálás a termékek, a biztonsági riasztást. Lineáris statikus jellegűek.

A mérőátalakítók kapacitása a strukturális jellemzőktől függően akár több ezer picofrade frakciójától számított egy tized, ami a Hz frekvenciájának feszültségérzékelőinek használatához vezet a feszültségérzékelők áramellátásához.

Ez az ilyen átalakítók jelentős hátránya.

A táptalaj dielektromos tulajdonságai néha a hőmérséklet vagy a mechanikai erőfeszítések hatása alatt változnak. Ezeket a hatásokat a megfelelő mérőátalakítók létrehozására is használják.

A permeabilitás megváltoztatását a hőmérséklet hatására a kifejezés írja le

,

ahol az e t az anyag dielektromos állandója a hőmérsékleten T.; E 0 - Dielektromos permeabilitás hőmérsékleten T. 0; A - Hőmérséklet-együttható; .

Hasonló nézet is rendelkezik függőséggel az őt érintő erőfeszítésektől R

,

ahol - az anyag érzékenysége a dielektromos állandó viszonylagos változásához

.

A konverterek kezdeti kapacitása nagyobb, annál kisebb a rés az elektródák között. Azonban a rés csökkenése az interelektrode tápközeg dielektromos szilárdságára és a lemezek elektrosztatikus vonzerejének jelenlétére korlátozódik.

A kapacitív átalakítók hibáit főként a hőmérséklet és a páratartalom hatása határozza meg a geometriai méretek és a tápközeg dielektromos permeabilitásának. Ezek gyakorlatilag megszakítás nélküli elemek.

NAK NEK előnyök Ezek közé tartozik: egyszerűség a tervezés, a kis méretek és a súly, a nagy érzékenység, a nagy felbontás alacsony szintű bemeneti jel, nincs mozgatható áramú érintkező érintkező, nagy sebesség, lehetőség a szükséges transzformációs jog a megfelelő tervezési paraméterek megválasztása miatt, nem a bemeneti áramkör hatása a mérésre.

A reaktív terhelési rezisztenciát az érzékelő belső ellenállásának értékével és visszafordításával választjuk ki.

A paraméteres átalakítóknál a kimeneti érték az elektromos áramkör (R, L, M, C) paramétere. Paraméteres átalakítók használata esetén további tápegységre van szükség, amelynek energiája a konverter kimeneti jelének kialakítására szolgál.

Gumi transzformátorok. A risodement átalakítók a vezeték elektromos ellenállásának megváltoztatását alapulnak a bemeneti érték - mozgás hatása alatt. Az Right Converter egy rheosztát, ecset (mozgó kapcsolat), amely a mért nem elektromos nagyságrend alatt mozog.

A konverterek előnyei a nagy pontosságú transzformáció elérésének lehetőségére vonatkoznak, a kimeneti jelek szintjén és a relatív egyszerűségének szintjén. Hátrányok - A csúszó érintkezés jelenléte, viszonylag nagy mozgások szükségessége, és néha jelentős erőfeszítéseket kell tenni.

Alkalmazza a robusztus átalakítót, hogy viszonylag nagy mozgást és egyéb nem elektromos értékeket (erőfeszítés, nyomás stb.) Konvertáljanak, amelyek átalakíthatók.

Felkészült átalakítók (Tornersistors). A konverterek működésének alapja a törzshatás, amely a karmester (félvezető) aktív rezisztenciáját megváltoztatja a mechanikai stressz és a deformáció hatása alatt.

Ábra. 11-6. Beépítő-érzékeny huzalátalakító

Ha a huzal mechanikusan kitéve, például stretching, akkor megváltoztatja. Relatív változó vezetékes ellenállás ahol s a stresszérzékenység együtthatója; - relatív törzshuzal.

A vezetékes ellenállás megváltoztatását a mechanikai expozícióban a geometriai méretek (hossza, átmérőjének) és az anyag specifikus rezisztenciájának megváltoztatásával magyarázzák.

Azokban az esetekben, amikor nagy érzékenységre van szükség, a stresszérzékeny átalakítók használata félvezető anyagból készült csíkok formájában készült. Az ilyen átalakítók több százig érnek el. A félvezető átalakítók jellemzőinek reprodukálhatósága azonban rossz. Jelenleg jelenleg olyan integrált félvezető tesororokat állít elő, amelyek hídot vagy félig szétválasztást alkotnak a termocomzat elemeihez.

A Tesorors, egyensúlyi és nem egyensúlyi hidak mérési áramköröként alkalmazzuk. A TESoronokat a deformációk és egyéb nem elektromos értékek mérésére használják: erőfeszítés, nyomás, pillanatok.

Memo-érzékeny átalakítók (termisztorok). A konverterek működésének elvét a vezetékek vagy baromfi elektromos ellenállásának függőségén alapulnak.

A hőmérséklet méréséhez a platina vagy rézhuzalból készült termisztorok leggyakoribbak. A standard platina termisztorokat a hőmérséklet -260 és + 1100 ° C közötti hőmérséklet mérésére használják, a réz - 200 és +200 ° C közötti tartományban.

Semiconductor termisztorok (termisztorok) különböző típusú is mérésére hőmérséklet (termisztorok), amelyeket az jellemez, a nagyobb érzékenység (TCS termisztorok negatív, és a 20 „10-15-szor magasabb, mint a TCS réz és platina), és magasabb Ellenállás (legfeljebb 1 mΩ) nagyon kis méretű. A termisztorok hiánya - Rossz reprodukálhatóság és nemlinearitás konverziós jellemzők:

ahol R t és a termisztor ellenállása t-es hőmérsékleten, majd a működési tartomány kezdeti hőmérséklete; B - Az együttható.

A termisztorokat a hőmérséklet-tartományban -60 és + 120 ° C között használják.

Hőmérsékletének mérésére -80 és +150 ° C, thermodydes és thermotransistors használunk, amelyek hatására a hőmérséklet-változások az ellenállás a P-N átmenet és a feszültségesés ebben az átmeneti. Ezek a konverterek általában a hídláncok és láncok a feszültségosztók formájában vannak.

A termodródák és a termikus tranzisztorok előnyei nagy érzékenység, kis méretűek és kis tehetetlenség, nagy megbízhatóság és alacsony költségűek; Hátrányok - A szűk hőmérsékleti tartomány és a statikus konverziós jellemzők gyenge reprodukálhatósága.

Elektrolitikus átalakítók. Az elektrolitikus átalakítók az elektrolit oldat elektromos ellenállásának függőségét alapulnak annak koncentrációjából. Ezeket elsősorban a megoldások koncentrációjának mérésére használják.

Induktív átalakítók. A konverterek működésének elve a mágneses magok induktivitásának vagy kölcsönös induktivitásának függőségén alapul, amely a mágneses láncok helyzete, geometriai dimenziói és mágneses állapota.

11-12. Ábra Mágneses vonalak résekkel és két tekercsekkel

A mágneses csővezetéken található tekercselő induktivitása, ahol a ZM a mágneses csővezeték mágneses ellenállása; - a tekercsek számának száma.

Az azonos mágneses magon található két tekercs kölcsönös induktivitása, , ahol - az első és a második tekercsek fordulata. A mágneses ellenállást a kifejezés határozza meg

hol - mágneses ellenállás aktív összetevője (a mágneses fluxus elhanyagolása terjesztése); - ennek megfelelően a hosszúságú, keresztmetszeti terület és a mágneses csővezeték I-TH szakasz relatív mágneses permeabilitása; Mo - mágneses állandó; D - a légrés hossza; S a mágneses csővezeték légszeletének keresztmetszete, - mágneses ellenállás reakcióképes összetevője; P - A vortex áramlatok és hiszterézis által okozott mágneses vonalak és hiszterézis; F - mágneses áramlás a mágneses áramkörben.

A csökkentett arányok azt mutatják, hogy az indukció és a kölcsönös induktivitás lehet változtatni hosszának befolyásolása D, részben a levegő-részben a mágneses csővezeték S, a veszteségi teljesítmény a mágneses vonalak és más utak.

Az egyéb elmozdulási átalakítókhoz képest az induktív átalakítót jelentős kimeneti jelek, egyszerűség és megbízhatóság jellemzi.

A hiánya a konverter ellentétes hatása a vizsgálat alatt álló tárgyra (egy horgony elektromágnes hatása) és a horgony tehetetlenség hatása a készülék frekvencia jellemzőire.

Kapacitív átalakítók. A kapacitív átalakítók a kondenzátor elektromos kapacitása függvényében alapulnak a lemezek méretétől, a lemezek kölcsönös elrendezésétől és a közeg dielektromos állandójától.

Egy két elhalványult lapos kondenzátor, egy elektromos tartály, ahol - elektromos konstans; - relatív dielektromos permeabilitás a lemezek között; S a bevontott terület aktív területe; D - A lemezek közötti távolság. A konverter érzékenysége növekszik a D távolság csökkenésével. Az ilyen átalakítók a kis elmozdulások (kevesebb mint 1 mm) mérésére szolgálnak.

A kis működő mozgási lemezek hibákhoz vezetnek a hőmérséklet ingadozású lemezek közötti távolság megváltoztatásához. A konverter részének és az anyagok méretének megválasztása a hiba csökkentése érdekében érhető el.

Átalakító mérésére használunk a folyadék szintjének, a páratartalom anyagok, vastagsága termékek dielektrikumok.

Ábra. 11-16. Az ionizációs átalakító rendszere

Ionizációs átalakítók. A konverterek bizonyos anyagok gázionizációján vagy lumineszcencián alapulnak az ionizáló sugárzás hatására.

Ha a gázt tartalmazó kamrát besugározzák, például B-sugarak, majd az elektromos áramkörben lévő elektródák között (11-16. Ábra) az áramot áramlik. Ez az áram az elektródákra alkalmazott feszültségtől függ, a gáz tápközeg sűrűsége és összetétele, a kamra mérete és az elektródák, tulajdonságok és az ionizáló sugárzás intenzitása. Ezeket a függőségeket különböző nem elektromos értékek mérésére használják: a gázkörnyezet sűrűsége és összetétele, az alkatrészek geometriai dimenziói.

Mivel az ionizálószerek, az A-, B- és G-sugarak radioaktív anyagok használatosak, szignifikánsan kevésbé gyakran - röntgensugár és neutron sugárzás.

Az ionizáló sugárzást alkalmazó készülékek fő előnye a kontaktus nélküli mérések lehetősége, amely nagy jelentőséggel bír, például agresszív vagy robbanásveszélyes médiumok, valamint magas nyomás alatt álló médiában, vagy magas hőmérsékleten. Ezeknek az eszközöknek a fő hátránya, hogy a biológiai védelmet magas sugárforrás-aktivitással kell használni.

Előadás 16.

Parametrikus mérőátalakítók

Ellenállás hőmérők.

A rezisztencia hőmérők, valamint a hőelemek, a gáz-halmazállapotú, szilárd és folyékony testek hőmérsékletének mérésére szolgálnak, valamint felületi hőmérsékletet. A hőmérők elvének alapja a fémek és a félvezetők tulajdonságainak használatán alapul, hogy elektromos ellenállást váltson a hőmérséklet. A tiszta fémek vezetékeihez ez a függőség a hőmérséklet-tartományban a -200-tólkörülbelül 0 ° C-on van az űrlapon:

R t \u003d r 0,

és a hőmérséklet-tartományban 0-tólkörülbelül 630 o-ról

R t \u003d r 0)