Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Лекція №3. Вимірювальні перетворювачі

Тип роботи: 
Лекція
К-сть сторінок: 
12
Мова: 
Українська
Оцінка: 
ЛЕКЦІЯ №3
ТЕМА: "ВИМІРЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ"
 
Вимірювальні перетворювачі. Структура перетворювачів. Характеристики перетворювачів. Види перетворювачів (термоелектричні, терморезисторні, реостатні, тензорезисторні, ємнісні, індуктивні, ультразвукові).
 
Вимірювальні перетворювачі
Вимірювальним перетворювачем називається засіб вимірювання, призначений для перетворення сигналу вимірювальної інформації у форму, зручну для передачі і подальшої обробки. 
 
Структура перетворювачів
На рис. 3.1 представлені вимірювальний перетворювач і його структурна схема. Зміна рівня Н (вхідна величина) за допомогою поплавка перетворюється в лінійне переміщення Δl, що сприймає трос, і за допомогою барабана і противаги перетворює у кутове переміщення Δφ. Кутове переміщення барабана сприймає повзунок реостата і перетворює в електричний опір, що вимірювальним ланцюгом перетворюється в напругу Uвих (вихідна величина).
 
Рис.3.1. Кінематична схема вимірювального перетворювача  (а) і його  структурна схема (б).
 
У цьому перетворювачі поплавок є первинним вимірювальним перетворювачем, барабан із тросом і противагою, а також реостат — проміжними вимірювальними перетворювачами. Кожний з них виконує одне окреме вимірювальне перетворення, тобто здійснює відображення розміру однієї фізичної величини розміром іншої, функціонально з нею зв'язаної. Вимірювальний ланцюг, будучи вихідним елементом, перетворює проміжну фізичну величину в сигнал, зручний для передачі і подальшого використання.
Характеристики перетворювачів
Функціональна залежність вихідної величини від вхідний y=f(x), задана аналітичним виразом або графіком, називається статичною характеристикою перетворювача.
 Для вимірювальних перетворювачів, що застосовуються у системах автоматичного керування, статична характеристика повинна бути лінійною, тобто y=Sx, де   - чутливість перетворювача, тобто його здатність реагувати на найменші зміни вимірювальної величини .
 
Метрологічними характеристиками перетворювачів, крім того, є:
 1) межі основної похибки, у відсотках від верхньої межі виміру або в одиницях вимірюваної величини; 
2) додаткова похибка, що виникає при відхиленні умов виміру від нормальних;
 3) динамічна похибка, що виникає при зміні вимірюваної величини і дорівнює різниці між значенням вихідного сигналу в динамічному режимі і його значенням в усталеному режимі; 
 
Види перетворювачів
За видом вихідної величини первинного вимірювального перетворювача перетворювачі поділяються на генераторні і параметричні.
 
У генераторних перетворювачах відбувається безпосереднє перетворення вимірюваної величини (температури, світлового потоку, швидкості руху рідини й інших фізичних величин) в електричний або інший сигнал вимірювальної інформації. Найчастіше вихідним сигналом є електрорушійна сила.
У параметричних перетворювачах вимірювана величина (температура, рівень, тиск і ін.) викликає зміну деякого параметра (електричного опору, індуктивності, ємності й ін.), що потім перетворюється в сигнал  вимірювальної інформації. Тому параметричні перетворювачі складаються з трьох і більшого числа перетворюючих елементів.
Найбільш широке застосування в автоматичних системах знайшли вимірювальні перетворювачі, у яких вимірювана величина спочатку перетворюється в механічне переміщення, а потім за допомогою декількох елементів в електричний сигнал.
При автоматизації виробничих процесів у гідромеліорації найбільше широко застосовують термоелектричні, терморезисторні, реостатні, ємнісні, індуктивні, ультразвукові вимірювальні перетворювачі.
 
За принципом перетворення енергії
За принципом перетворення енергії розрізняють активні і пасивні давачі, що відрізняються способами формування сигналу і схемами підключення:
активні (генераторні) — давачі, у яких здійснюється перетворення видів енергії від входу до виходу;
пасивні (параметричні) — давачі, у яких вхідна енергія змінює параметри визначених елементів первинних вимірювальних перетворювачів.
 
За видом вхідної фізичної величини
За вхідними фізичними величинами, що підлягають перетворенню давачі бувають:
електричні та магнітні; теплових величин; механічних величин; оптичних параметрів; форми та розмірів; акустичних величин; концентрації та складу;
іонізаційного випромінення.
 
За використаними фізико-хімічними ефектами
За фізико-хімічними ефектами, що лежать в основі роботи вимірювальних перетворювачів, розрізняють давачі:
резистивні; ємнісні (електростатичні); індуктивні та електромагнітні;
електричного заряду, напруги або струму; зміни геометричних розмірів, маси або положення; оптичних ефектів; біохімічні.
 
За характером вихідного сигналу
За видом вихідного сигналу давачі бувають: дискретні; аналогові; цифрові; імпульсні.
За видом вихідного сигналу
За фізичною природою вихідного сигналу давачі бувають: з електричним вихідним сигналом (найпоширеніші); пневматичним вихідним сигналом; оптичним вихідним сигналом (перспективні);
 
 
Термоелектричні перетворювачі
Принцип їх дії оснований на явищі термоелектричного ефекту, що полягає у виникненні термоелектрорушійної сили (термо - е.р.с.) у ланцюзі, що складається з двох різних провідників А і В, якщо температури t1 і t2 на їх кінцях різні (рис. 3.2.).
Представлений на рис.3.2. ланцюг є термоелектричним перетворювачем і називається термопарою; провідники, що складають термопару, називаються термоелектродами, а місця їх з'єднань - спаями.
Виникаюча термо-е.р.с. являє собою різницю функцій температур спаїв:
 .
При сталій температурі одного спаю  (t2 = const)
  . /3.1/
Залежність /3.1/ використовують для вимірюваня температури. Одержати цю залежність аналітичним шляхом не можна через відсутність строгої теорії термоелектричного явища. Тому залежність /3.1/ знімають експериментально і задають у виді градуювальної таблиці, складеної для температури холодних кінців термопари t2=0°С.
Щоб одержати великі значення термо-е.р.с. для виготовлення термопар, використовують в основному спеціальні сплави, наприклад,   платинородій   (10%   родію) - платина, хромель - копель (56% міді і 44% нікелю) і ін.
 
Термопари із благородних металів мають більш високу точність у порівнянні з
Фото Капча