38. Измерительные преобразователи и физико – технические эффекты, лежащие в их основе.

Измерительный преобразователь (ИП)  техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют. Различают первичные ИП(датчики) – на вход которых действует непосредственно физическая измеряемая величина; и вторичные ИП – включенные в измерительную цепь после первичных ИП, с целью нормирования, масштабирования или перевода в цифровую форму сигнала от датчиков. Для примера приведем несколько первичных преобразователей:

датчик дифференциального давления с упругими чувствительными элементами. Чувствительным элементом является упругая мембрана, к которой приклеен элемент, преобразующий упругую деформацию в электрический сигнал – сопротивление (тензорезистивный элемент) или емкость (емкостной элемент). Тензорезистивный элемент представляет собой пластину с полупроводниковыми тензорезисторами, собранными для повышения чувствительности, в мостовую схему, и полупроводниковыми элементами схемы температурной компенсации. Принцип действия емкостного чувствительного элемента основан на изменении емкости при изменении геометрических размеров под давлением. Диапазоны измерений могут выбираться соответственно Гостированному ряду: 1; 3; 6,4; 10; в Па, кПа, МПа. Выходной сигнал с датчика – унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.

термометр (термопреобразователь) сопротивления использует в качестве чувствительного элемента резистор, выполненный из металлической проволоки или пленки, имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Зависимость сопротивления от температуры, являющаяся статической характеристикой преобразования, определяется номинальным сопротивлением, представляющим собой нормированное производителем сопротивление термометра при температуре 0°С, округленное до целых Ом, и материалом, из которого изготовлен чувствительный элемент. В ГОСТ 6651 установлены номинальные статические характеристики (НСХ) преобразования.

преобразователь уровня с тросовым или стержневым измерительным зондом и предназначен для измерения уровня жидкостей в любых отраслях промышленности. Принцип действия преобразователя заключается в следующем: преобразователь излучает микроволновые импульсы, которые распространяются вдоль измерительного зонда (троса или стержня) и, отражаясь от поверхности жидкости, возвращаются, попадая на приемник. В блоке электроники осуществляется преобразование величины задержки между моментом излучения импульса и моментом его приема в значение уровня. Передача результатов измерений осуществляется с использованием унифицированного непрерывного токового сигнала 4-20 мА.

датчик концентрации моноксида углерода - каталитический преобразователь. Преобразователь состоит из двух термопреобразователей сопротивления. Один из них, опорный преобразователь, покрыт инертным составом; второй, активный, - каталитическим. При прохождении смеси газов через преобразователь, на каталитическом покрытии происходит окисление и выделение тепла. Возникает разность температур между опорным и активным термопреобразователями, а следовательно и разность в их сопротивлении. Разность сопротивлений пропорциональна концентрации окисляющихся на активном термопреобразователе горючих газов. Каталитическое покрытие специально подобрано, чтобы реагировать на моноксид углерода.

Вторичные преобразователи, например:

мультиплексоры для датчиков температуры. Многоканальные измерительные преобразователи MTL830 содержат входной многоканальный модуль MTL831B, преобразующий сигналы термометров сопротивления и термоэлектрических преобразователей в пропорциональный кодовый сигнал, искробезопасный транслятор кодового сигнала MTL3052, обеспечивающий искробезопасную передачу сигналов, и выходной модуль MTL838B-MBF, обрабатывающий кодовый сигнал от входного модуля с целью его нормирования в соответствии с заданной НСХ и обеспечивающий передачу результатов измерений в виде цифрового кода по протоколу Modbus посредством интерфейса RS-485.