- •II. Анализ и синтез средств измерений
- •2.1. Математические модели и обобщенные структурные схемы измерительных преобразователей (ип) и измерительных приборов
- •2.2. Энергия систем. Обобщенные силы, действующие в системе. Обобщенные скорости.
- •2.3. Меры в измерительной технике
- •2.4. Классификация измерительных преобразователей
- •2.5. Синтез измерительных приборов
- •2.6. Приборы с уравновешиванием механических сил и моментов
- •2.7. Динамические свойства измерительных преобразователей и приборов.
- •2.8. Коррекция динамических характеристик измерительных преобразователей
- •2.9. Измерительные приборы с уравновешиванием электрических величин
- •2.10. Компенсаторы постоянного напряжения
- •2.11 Компенсаторы переменного напряжения
- •2.12. Измерительные мосты
- •2.13. Цифровые измерительные приборы.
- •2.14. Применение микропроцессоров в измерительных приборах
2.4. Классификация измерительных преобразователей
Несмотря на то, что все ИП выполняют одну и ту же задачу – преобразование физических величин с заданной точностью, в частных, конкретных случаях функции их весьма разнообразны. Ограничимся систематизацией ИП по некоторым обобщенным признакам.
По функциональному назначению ИП делят на следующие: масштабные, преобразователи одной физической величины в другую, функциональные преобразователи с одной входной величиной, функциональные преобразователи с несколькими входными величинами, интегрирующие, дифференцирующие, фильтры.
Масштабные преобразователи не изменяют род физической величины, но изменяют её масштаб, значение. К ним относятся делители напряжения и тока, трансформаторы напряжения и тока, усилители с однородными входными и выходными величинами, аттенюаторы, и другие.
Широко представлены в измерительной технике преобразователи одной физической величины в другую. Это и простейшие ИП, как шунты, преобразующие ток в напряжение, добавочные резисторы, преобразующие напряжение в ток, термопары, преобразующие температуру в ЭДС, так и весьма сложные, как лазерные преобразователи температуры в напряжение, и многие другие.
Функциональные преобразователи с одной входной величиной решают задачу нелинейного преобразования одной величины. К ним относятся преобразователи, возводящие в степень, извлекающие корни, логарифмические, тригонометрические и другие, связанные с реализацией нелинейных функцией одного аргумента.
Функциональные преобразователи с несколькими входными величинами реализуют функциональную зависимость между этими величинами и выходной величиной преобразователя. К ним относятся устройства умножения, например, датчики Холла, электродинамические измерительные механизмы ваттметров, устройства для деления, например, логометрические преобразователи различных типов.
Интегрирующие и дифференцирующие преобразователи реализуют функции интегрирования и дифференцирования. Примером их могут служить интегрирующие и дифференцирующие RС и LR цепочки, известные из электротехники, интегратор и дифференциаторы на операционных усилителях, счётчики импульсов.
Как измерительные преобразователи очень широко применяются различные фильтры, позволяющие улучшить качественный состав преобразуемой величины, соотношение между полезным сигналом и помехами.
По виду воздействий (входных величин) ИП делят на механические, акустические, световые, тепловые, электрические, магнитные, электромагнитные, радиационные.
Полезно деление ИП на две группы: энергетические и параметрические. Первые характеризуются тем, что для осуществления преобразования требуется только воздействие преобразуемой активной величины. Параметрические же преобразователи должны быть возбуждены от постороннего источника энергии – активизированы.
По виду представления измерительной информации ИП делят на аналоговые, когда входная и выходная величины непрерывны, модуляционные, характеризующиеся тем, что параметры гармонического колебания или последовательности импульсов под воздействием входной величины изменяются в соответствии с изменением этой величины, цифровые, преобразующие квантованную дискретную величину в другую квантованную дискретную величину, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.
Измерительные приборы дополнительно можно классифицировать по виду сравниваемых обобщенных сил и обобщенных скоростей: устройства со сравнением (уравновешиванием) механических сил и моментов, со сравнением электрических напряжений, со сравнением электрических токов, со сравнением магнитных потоков.