- •Пермский государственный технический университет
- •Пермь 2004
- •Метрология. Основные понятия. (гост 16263-70)
- •Виды измерений.
- •Методы измерений.
- •Технические средства измерений.
- •Датчики физических величин.
- •Классификация датчиков.
- •1. Датчики:
- •Датчик, его метрологические характеристики.
- •Требования к датчикам.
- •Принципы развития датчиков.
- •Резистивные датчики.
- •Существует две схемы включения
- •Тензорезисторы.
- •Конструкция проволочного тензорезистора.
- •Тонкая фольга высокоомного сплава наносится
- •Конструкция пленочного тензорезистора.
- •Погрешности.
- •Градуировка тензодатчиков.
- •Схемы включения тензодатчиков.
- •Датчики давления.
- •Индуктивные датчики
- •4. Погрешность индуктивного датчика
- •Трансформаторные датчики.
- •Индукционные измерительные преобразователи.
- •Пьезоэлектрические преобразователи .
- •Магнитоупругие преобразователи (параметрические ).
- •Цифровые измерительные преобразователи. (ацп)
- •Преобразователи угла с электрической редукцией (редуктосины).
- •Частотные датчики.
- •2. Расходомер со сносом метки.
- •2.Ультразвуковой уровнемер.
- •Емкостные датчики
- •Измерение температуры.
- •Датчики расширения.
- •Терморезисторы .
- •Полупроводниковые терморезисторы.
- •Схемы включения
- •Автоматический уравновешивающий мост (мс-01).
- •Термопары.
- •Конструкции промышленных термопар.
- •Скоростная термопара.
- •Характеристики термопар и погрешности.
- •Автоматический компенсатор ( автоматический потенциометр пс – 01).
- •Пирометры.
- •Радиационные пирометры (рапир).
- •Яркостные пирометры.
- •1) Яркостный пирометр с исчезающей нитью(оппир).
- •2) Яркостный пирометр с оптическим клином.
- •Цветовые пирометры.
- •Измерение давления.
- •А) Жидкостные манометры.
- •Б) Манометры с упругими преобразователями.
- •Измерение уровней (жидкости в резервуаре, сыпучих веществ).
- •Поплавковый датчик уровня с постоянным погружением.
- •Поплавковый датчик уровня переменного погружения (буйковый датчик).
- •Гидростатические уровнемеры
- •Электрические уровнемеры
- •Измерение уровня сыпучести
- •Измерение параметров движения
- •Измерение пути
- •Измерение скорости
- •Тахогенератор постоянного тока
- •Асинхронный тахогенератор
- •Синхронный тахогенератор
- •Частотные датчики скорости
- •П ростейший датчик
- •Фотоэлектрический датчик
- •Индукционный бесконтактный датчик дчв-2500
- •Стробоскопический способ измерения скорости
- •Измерение постоянных ускорений
- •Измерение переменных ускорений (вибраций)
- •Измерение механических усилий.
- •Датчик для измерения линейных моментов.
- •Измерение крутящих моментов
- •Бесконтактный оптический датчик:
- •Фазоимпульсный датчик момента
- •Индуктивный торсиометр
- •Измерение угловых и линейных размеров
- •Реостатный датчик
- •Индуктивный датчик
- •4. Линейная схема включения лвт.
- •5. Сельсин
- •Измерение состава и концентрации вещества по электропроводности.
- •1.Кондуктометрический преобразователь для измерения концентрации соли.
- •2.Потенциалометр – прибор для измерения активности (концентрации) водородных ионов.
- •3.Кулонометрический преобразователь для измерения влажности газов.
- •4.Полярографический преобразователь для исследования состава раствора.
- •Литература по курсу
Требования к датчикам.
Однозначность характеристик – отсутствие гистерезиса.
Минимальное влияние внешних факторов.
Высокая чувствительность.
Стабильность характеристик во времени.
Простота и технологичность конструкции.
Взаимозаменяемость.
Высокое быстродействие.
Удобство монтажа и обслуживания.
Принципы развития датчиков.
А) Разрабатываются на основе высоких технологий оптоэлектроники,
Б) используются новые физические принципы,
В) уменьшается масса и увеличивается точность,
Г) есть тенденции разработать интеллектуальный датчик, частотный датчик с нормированным выходом (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА),
Д) осуществляется связь со стандартной измерительной системой, где через монитор выдается информация.
Резистивные датчики.
Другое их название резистивные преобразователи.
Различают:
контактные,
реостатные,
электролитические,
тензодатчики.
Рассмотрим простейший контактные датчик:
Входная величина Х - перемещение
Выходная величина Y – сопротивление.
Конструкция простейших реостатных датчиков.
Это может быть проволочное сопротивление.
Скользящий контакт.
На каркас наматывается проволка ( нихром, константан, манганин, фехраль).
Входная величина Х - перемещение
В ыходная величина Y – сопротивление.
Подвижный контакт на оси.
Входная величина Х – угловое перемещение
Выходная величина Y – сопротивление
Если не проволочное сопротивление, то используют резистивную полоску и скользящий контакт.
Схемы включения.
Существует две схемы включения
- реостатное включение:
- потенциометрическое включение
а )
X- линейное перемещение
φ- угловое перемещение
Чувствительность:
При реостатном включение она определяется сопротивлением. Чем больше R, тем больше чувствительность.
При потенциометрическом включении определяется величиной питающего напряжения.
П орог чувствительности:
определяется диаметром провода.
Δ 0- погрешность дискретности или порог чувствительности.
Д ля того, чтобы уменьшить Δ0, необходимо уменьшить диаметр Δ0
проволоки, а чтобы исключить Δ0 – использовать
не проволоку, а напыление. Х
Погрешность характеристики.
Зависит от:
- одинаковости шага намотки.
- необходимого натяжения провода,
- строения геометрического каркаса( грани прямолинейные и параллельные)
Погрешность от влияния нагрузки.
1)
чтобы уменьшить погрешность, необходимо уменьшить нагрузку. Можно поставить большое сопротивление и превратить в источник тока при соответствующей схеме, можно ограничить перемещение движка.
2)
Данная схема – источник тока, когда сопротивление нагрузки пренебрежимо мало по отношению к внутреннему сопротивлению источника.
Погрешность температурная:
необходимо использовать материалы с низким температурным коэффициентом (манганин), или использовать терморезистор, который будет учитывать влияние температуры.
Другие схемы включения:
Два кольцевых реостата
соединяются параллельно,
два движка.
Так же есть функциональные датчики, с нелинейной характеристикой:
Из линейного датчика тоже можно сделать функциональный.