1 Основные понятия о ИП и их классификация

1 Основные понятия о ИП и их классификация ИП - техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. Преобразования, в результате которых получают информацию о значении измеряемой физической величины, принято называть прямыми. Преобразования, в результате которых измеряемая величина воспроизводится мерой, называются обратными. В основе работы ИП использовано то или иное физическое явление (процесс), происходящее под действием измеряемой физической величины. Измерительный преобразователь, в основе действия которого лежат прямые преобразования физической величины получил название первичного преобразователя измеряемых величин. Это связано с тем, что он как правило является первым звеном измерительной цепи. Каждому измерительному преобразователю приписывается естественная входная величина, для измерения которой на фоне помех данный измерительный преобразователь предназначен. По этому же принципу выделяется естественная выходная величина преобразователя. По виду преобразуемых физических величин преобразователи делятся на: 1. Преобразователи электрических величин в электрические – это добаволчные сопротивления, шунты и делители напряжения, измерительные трансформаторы т.п. 2. Преобразователи неэлектрических величин в электрические - это индукционные преобразователи (разного рода катушки; гальваномагнитные преобразователи), гальваномагнитные преобразователи (преобразователи Холла, магниторезисторы, магнитодиоды и др.), термоэлектрические преобразователи (термопары, терморезисторы) и т.п. По виду естественной выходной электрической величины преобразователи подразделяются на: 1. Параметрические (с ЭДС у = 0 и выходной величиной в виде изменения R, L или С как функции от х). 2. Генераторные (с выходной величиной у = f (x) или i = f (x) и внутренним сопротивлением Zвн = const).

2 Основные статистические и динамические характеристики ИП •Статическая характеристика измерительного преобразователя - это функциональная зависимость между входной x и выходной y величинами в установившемся режиме. Обычно в уравнение преобразования входят конструктивные параметры. Для реального преобразователя статическую характеристику можно получить экспериментально. Статическая характеристика может быть линейной и нелинейной. При этом необходимо отличать нелинейность как требуемую функциональную зависимость (например, экспоненциальную, логарифмическую) от собственно нелинейности как погрешности линейности. В общем случае уравнение преобразования для линейной статической характеристики имеет вид y=f(x)=±B+kx, где k – коэф. преобразования. •Порог чувствительности - это мин. значение входного сигнала х, вызывающего появление заметного выходного сигнала у. Статические характеристики позволяют оценить работу преобразователей в установившемся режиме. Однако в реальных условиях датчикам иногда приходится работать в условиях быстроменяющихся процессов, т. е. в динамическом режиме, когда на вход поступают сигналы, изменяющиеся во времени. В этих случаях начинают проявляться явления отставания выходного сигнала от входного изменения его частоты, фазы, амплитуды. •По динамическим хар-м большинство датчиков относится к усилительным, апериодическим и колебательным звеньям первого и более высоких порядков. Наиболее используемые характеристики датчиков: частотная характеристика и передаточная функция, а параметры - постоянная времени, время запаздывания и коэффициент усиления. Если функциональная связь между входной и выходной величиной в рабочей области звена непрерывна и однозначна, то каждому значению х0 отвечает одно значение у0. Такое звено носит название статического

3 Метрологические характеристики и погрешности ИП К числу метрологических характеристик средств измерения относятся и неинформативные параметры выходного сигнала измерительного преобразователя, поскольку они могут оказывать существенное влияние на погрешность средства измерений. Например, непостоянство амплитуды колебаний баланса наручных часов (неинформативный параметр) приводит к изменению частоты его колебаний (информативный параметр). При восприятии измеряемой величины или измерительного сигнала средство измерений оказывает некоторое воздействие на объект измерения или на источник сигнала. Результатом этого воздействия может быть некоторое изменение измеряемой величины относительно того значения, которое имело место при отсутствии средства измерений. Такое обратное воздействие средства измерений на объект измерений особенно чётко просматривается при измерении электрических величин. Так, ЭДС нормального элемента определяется как напряжение на его зажимах в режиме холостого хода. При измерении этого напряжения вольтметром с некоторым конечным входным сопротивлением результат измерения будет зависеть от соотношения между внутренним сопротивлением нормального элемента (его выходное сопротивление) и входным сопротивлением вольтметра. Для оценки возникающей при этом погрешности необходимо знать значения этих сопротивлений, поэтому их следует рассматривать как метрологические характеристики

4 Основные измерительные схемы формирования выходных эл. и инф. сигналов ИП Измерительный прибор предназначен для преобразования измерительного сигнала х(t) в выходной сигнал у(t): y(t)=F[x(t)], где х (t) и у (t) — векторные величины; F (х) —требуемая функция преобразования. Предполагаем, что функция F (х) осуществляет все необходимые математические операции, включая интегрирующие и дифференцирующие. В реальных приборах функция преобразования зависит не только от сигнала х (t), но также от возмущения на сигнал, от помех, действующих на параметры прибора, от погрешностей возникающих вследствие неточностей изготовления прибора, и от помех v‚ возникающих в самом приборе (моменты трения, паразитные ЭДС.). Измеряемыми величинами, на основе которых формируется полезный сигнал х(t) являются параметры первичной информации, такие, как давление, температура, расход топлива, расстояние, скорости, ускорения, вибрации и т. д. Прибор должен воспроизводить измеряемые величины с допустимыми погрешностями. При этом слово «воспроизведение» понимается в самом широком смысле: получение на выходе прибора величин, пропорциональных входным величинам; формирование заданных функций от входных величин (квадратичная, логарифмическая шкалы и др.); получение производных и интегралов от входных величин; формирование на выходе слуховых и зрительных образов, отображающих свойства входной информации; формирование управляющих сигналов, используемых для управления и контроля; запоминание и регистрация выходных сигналов. Измерительный сигнал, получаемый от контролируемого объекта, передается в измерительную систему в виде импульса какого-либо вида энергии. Можно говорить о первичных сигналах, непосредственно характеризующих контролируемый процесс, о сигналах, воспринимаемых чувствительным элементом прибора, о сигналах, подаваемых в измерительную схему, и т. д. При передаче информации от контролируемого объекта к указателю прибора сигналы претерпевают ряд изменений по уровню и спектру и преобразуются из одного вида энергии в другой.

5 Схемы формирования сигналов параметрических ИП В качестве параметрических ИП наиболее часто используются резистивные датчики: фоторезисторы, терморезисторы, магниторезисторы, и.т.д., т. е. датчики, у которых измеряемым параметром является сопротивление резистора. Подключение параметрических датчиков: а—последовательная цепь; б—делитель напряжения. При подключении резистивных датчиков используются три вида цепей: 1) последовательная цепь—датчик (Д) подключен последовательно с напряжением запитки E и сопротивлением нагрузки Rн (а); 2) делитель напряжения—датчик (Д) подключен параллельно нагрузке (б); 3) мостовые схемы.

6 Потенциометрические схемы включения ИП Потенциометрическая схема, схема в которой используется дифференциальный резистивный датчик: В дифференциальном датчике верхнее R1 и нижнее R2 плечи изменяются по дифференциальному закону, т. е. R1= R0 (1±) и R2= R0(1±), где R/R0—относительное изменение сопротивления датчика; R0 — номинальное сопротивление плеча датчика.

7 Мостовые схемы включения ИП В мостовых измерительных схемах устраняется главный недостаток большинства измерительных цепей с делителями напряжения — наличие ненулевого выходного сигнала Uвых0 при  = 0. Например, в простой потенциометрической схеме Uвых0 = 0,5 E. Мостовая измерительная схема (рис. 1.20) имеет два плеча—измерительное, в которое включен параметрический датчик R1, и опорное с резисторами R3, R4. При запитке моста напряжением (смотреть следующий рисунок) на одну диагональ моста подается напряжение Е, а с другой, на сопротивлении нагрузки Rн — снимается выходной сигнал. Простой мост (мост Уитстона): а—при запитке напряжением; б—при запитке током. Условие балансировки моста имеет вид: R1R4 = R2R3. R1= R2 = R3= R4 = R0 –симметричный, R1 R3≠ R2 R4 –несимметричный мост. Из условий балансировки следует, что сопротивление датчика можно определить как

8 Мосты переменного тока Для измерения ёмкости, индуктивности, коэффициента взаимоиндукции и др. применяют уравновешенные М. и. переменного тока. Результаты измерений этих величин зависят от частоты питающего мост напряжения, поэтому измерения обычно производят на определённой заданной частоте. Схема может содержать индуктивность, ёмкость и сопротивление. Уравновешивание М. и. переменного тока обычно достигается регулировкой не одного, а двух элементов, т. к. равновесие такого М. и. зависит от соотношения полных сопротивлений (импедансов) его плеч, которые при наличии в них ёмкостей и индуктивностей являются комплексными величинами. Значения измеряемых величин определяют из условия равновесия моста. Наиболее часто в качестве источников переменного тока в М. и. применяют генераторы измерительные звуковой частоты, реже для этой цели используют сеть переменного тока промышленной частоты (50 гц). Нуль-индикатором для М. и. постоянного тока служит магнитоэлектрический гальванометр, а для М. и. переменного тока — вибрационный гальванометр, телефон, электронный индикатор со стрелочным указателем или с электроннолучевой трубкой. Процесс уравновешивания М. и. современных моделей автоматизирован, и результат измерений представляется в виде числа на отсчётном устройстве. Такие приборы называют цифровыми мостами.

9 Схемы формирования сигналов генераторных ИП Генераторные преобразователи (датчики) выдают на выход измерительный сигнал за счёт собственной внутренней энергии и не нуждаются в каких-либо внешних источниках. Характерным примером такого рода датчика может служить датчик скорости вращения типа тахогенератора. Развиваемая тахогенератором ЭДС может быть пропорциональной скорости вращения его ротора. К генераторным датчикам относятся: - термоэлектрические; - индукционные; - пьезоэлектрические; - фотоэлектрические.

10 Схемы формирования сигналов с преобразованием в частоту, период или интервал времени Наиболее распространенными датчиками скорости вращения являются аналоговые датчики - тахогенераторы и дискретные датчики - преобразователи скорости вращения в частоту импульсов. Принцип работы простейших дискретных датчиков скорости вращения заключается в счете числа оборотов N в единицу времени. Для измерения больших скоростей с удовлетворительной точностью этого достаточно. Однако для измерения малых скоростей с повышенной точностью применяются датчики, у которых частота импульсов на выходе - есть величина, кратная числу оборотов в минуту, а именно f=KN. В простейшем оптическом датчике скорости вращения (см. рис.)используется диск 1 с K отверстиями или прорезями. Этот диск монтируется на вал, скорость вращения которого требуется измерить. По одну сторону диска устанавливается источник света 2, по другую - приемник света 3, в качестве которого может быть использован фотодиод или фототриод. При вращении вала, а вместе с ним и диска свет, попадающий на приемник, прерывается K раз за один оборот, и частота следования импульсов от фотоприемника будет равна, где N - измеряемая скорость вращения. Эти импульсы от фотоприемника воспринимаются электронной схемой, усиливаются и формируются в виде потока однородных импульсов напряжения или тока.

11 Уменьшение влияния соединительных проводников в потенциометрических схемах Если при больших значениях сопротивления ИП основное влияние на погрешность оказывает конечное значение сопротивления нагрузки, то при малых _ сопротивление соединительных проводников и его нестабильность. Особенно это сказывается при расположении ИП на значительном расстоянии от схем подключения. Для уменьшения влияния соединительных проводников используют, казалось бы, нелогичное техническое решение, которое сводится к увеличению числа соединительных проводников. В результате получаются многопроводные схем подключения. К наиболее распространенным из них можно отнести трехпроводные и четырехпроводные схемы включения резистивных преобразователей. Многопроводные подключения применимы как для потенциометрических, так и для мостовых схем. Практически полностью исключить влияние соединительных проводников позволяет четырехпроводная потенциометрическая схема. Очевидно, что при выходном сопротивлении источника опорного тока и входном сопротивлении инструментального усилителя, значительно превосходящем сопротивление ИП и сопротивление линий связи, влиянием последних можно пренебречь даже при их существенном различии. Трехпроводные схемы подключения накладывают определенные ограничения на требования к идентичности и расположению проводников. В "трехпроводке" используют обычно три расположенных рядом проводника с равными сопротивлениями. При RL1=RL2и идеальных характеристиках источников опорных токов и инструментального усилителя влияние всех сопротивлений проводников исключается.

12 Уменьшение влияния соединительных проводников в мостовых схемах Для исключения влияния соединительных проводников при подключении мостовых датчиков широко применяются шестипроводные схемы. В такой схеме используется два дополнительных операционных усилителя, включенных в режиме повторителей, которые и обеспечивают поддержание заданного напряжения питания на диагонали моста независимо от сопротивлений соединительных проводников. Рассмотренные потенциометрические и мостовые схемы включения применяются не только для преобразования величины входного сигнала в уровень электрического напряжения или тока, но и для преобразования в частоту, период или интервал времени. Сигналы с информативными частотновременными параметрами являются помехоустойчивыми и широко используются, прежде всего, при передаче информации на значительные расстояния.

13 Помехи в ИП. Виды помех. Влияние помех на изм. Цепи. По месту возникновения помехи делятся на внешние и внутренние. Причиной возникновения внешних помех являются природные процессы и работа различных технических устройств. Последние создают так называемые индустриальные помехи. Внутренние помехи обусловлены процессами, происходящими при работе самого средства измерений. В зависимости от вида включения источников помехи и измерительного сигнала в эквивалентных схемах средств измерений различают помехи общего вида (синфазные) и помехи нормального (последовательные) вида. Источник помехи общего вида включён между общими точками (корпусами) схем объекта измерений и СИ. Источник помехи нормального вида включён последовательно во входную цепь СИ. По основным свойствам помехи можно разделить на три вида: флуктуационные, сосредоточенные и импульсные. Флуктуационные помехи представляют собой хаотическое, беспорядочное изменение во времени сигнала, однородного с измеряемым, в каком-либо месте средства измерений. Такие помехи часто называют шумом. Пример — внутренние шумы измерительных электронных усилителей. Сосредоточенными называют помехи, основная часть мощности которых сосредоточена на отдельных участках диапазона частот, меньших полосы пропускания СИ. Помехи, наводимые в измерительных цепях СИ от промышленной силовой сети частотой 50 Гц, являются сосредоточенными. Импульсными помехами называется регулярная или хаотическая последовательность импульсных сигналов, однородных с измерительным сигналом. Источниками таких помех являются цифровые и коммутирующие элементы СИ или работающего рядом с ними устройства. Характерный пример импульсных помех — помехи от устройств зажигания двигателей внутреннего сгорания. Импульсные и сосредоточенные помехи часто называют наводками.

14 Способы уменьшения влияния помех на ИП Поскольку основным следствием действия помехи является появление погрешности измерения, то стараются устранить или, по крайней мере, ослабить их действие на средства измерений. Для устранения влияния помех целесообразно, если это возможно, исключить причины их возникновения. Способы борьбы с помехами в значительной мере зависят от их спектрального состава, вида измерительного сигнала и помехи. Многие из электрических помех можно устранить путем экранирования, заземления средства измерений, применения специальных фильтров. Тепловые шумы могут быть заметно уменьшены при охлаждении их источника. Однако в целом борьба с помехами чрезвычайно сложна и является скорее искусством, нежели наукой. В отдельных случаях приходится применять особенно изощренные меры, как то: использование монолитных каменных столов для исключения посторонней вибрации, размещение средств измерений или их частей в термостатах, проведение электрической и электромагнитной экранировки помещений для устранения электромагнитных наводок.

15 ОУ. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Операционный усилитель - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз. Параметры схем с операционными усилителями определяются только внешними компонентами, а так же небольшой температурной зависимостью или разбросом параметров при их производстве, что делает операционные усилители очень популярными элементами при конструировании электронных схем. Операционный усилитель является разновидностью дифференциального усилителя. Принцип действия: дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов - V+ и V-, идеальный операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой Vout = AOL (V+ - V-), где V+ - напряжение на неинвертирующем (прямом) входе, V- - напряжение на инвертирующем (инверсном) входе, и AOL - коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлёй обратной связи (то есть обратная связь от выхода ко входу отсутствует).

16 Измерительные усилители на ОУ На одном ОУ в дифф. включении: На трёх ОУ:

17 Потенциометрические ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Потенциометрический измерительный преобразователь (реостатный датчик) представляет собой реостат, в котором перемещение подвижного контакта изменяет введённое в цепь сопротивление. Реостат выполнен в виде каркаса определённой формы, на котором намотана и укреплена обмотка из привода. В качестве материала используют нихром, константан, манганин, платина или сплав серебра с палладием и платины с иридием. В зависимости от конфигурации каркаса реостаты разделяются на линейные, стержневые, кольцевые и многооборотные. Сопротивление реостата может изменятся линейно или по некоторому закону в функции перемещения движка. В последнем случае выполняется профильный каркас элемента сопротивления. Конструктивно потенциометрические измерительные преобразователи выполняют как измерительные преобразователи линейных так и измерительные преобразователи угловых перемещений. Они работают на постоянном и на переменном токе.

18 Терморезистивные преобразователи Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Электрические термометры сопротивления применяются в авиации для измерения температуры масла и воздуха внутри и снаружи кабин. Принцип действия термометра сопротивления основан на изменении электрического сопротивления металлов или полупроводников в зависимости от температуры. Принципиальная схема термометра сопротивления показана на рис. Рис.4. Принципиальная схема термометра сопротивления: 1 – приемник, 2 – указатель. Прибор состоит из приемника 1 с теплочувствительным элементом, воспринимающий измеряемую температуру, и указателя 2, расположенного на приборной доске и соединенного с приемником электропроводкой. Выбор материала для термочувствительного элемента обусловливается удобством изготовления, надежностью, чувствительностью, однозначной зависимостью R(q) и отсутствием воздействия среды на чувствительный элемент. Этим требованиям удовлетворяют металлы – медь, никель, железо и платина и полупроводниковые – хлориды и карбиды; окислы урана, никеля, марганца, бор, кремний, германий, теллур и др. Измерение температуры в электрическом термометре сопротивления сводится к измерению электрического сопротивления, которое может быть осуществлено с помощью гальванометра, логометра или компенсационным методом. Гальванометрические схемы не применяются из-за погрешностей, вызываемых колебаниями напряжения бортовой сети. Наиболее точен компенсационный метод, но он относительно сложен, поэтому преобладающее применение в авиации нашли логометрические схемы, обеспечивающие необходимую для термометров точность (порядка 2 %). Сейчас серийно выпускаются терморезистивные преобразователи с платиновыми (ТСП) и медными (ТСМ) чувствительными элементами (ЧЭ).

19 Термопреобразователи сопротивления. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Термопреобразователи сопротивления, по материалу чувствительного элемента подразделяются на: платиновые термопреобразователи сопротивления (ТСП), медные термопреобразователи сопротивления (ТСМ). Для одновременного измерения температуры одной точки двумя приборами применяются двойные термопреобразователи сопротивления, в которые встроены два электрически изолированных друг от друга чувствительных элемента. В качестве чувствительного элемента плат. термопреобразователей сопротивления используют платиновую спираль, размещенную в каналах керамического каркаса и укрепленную там изоляционным порошком. Чувствительный элемент медных термопреобразователей сопротивления представляет собой бескаркасную обмотку из медной проволоки, покрытую фторопластовой пленкой и помещенную в тонкостенную металлическую гильзу с керамическим порошком.

20 Тензорезисторы. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Тензорези́стор (от лат. tensus — напряжённый и лат. resisto — сопротивляюсь) — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов. Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр. Тензорезисторы используются для измерения деформации в твёрдых телах. На их основе строят датчики веса, давления, силы, перемещения, момента, ускорения, вибрации, натяжения, крутящего момента, остаточных напряжений в механических конструкциях и деталях машин после их обработки и т.д. Принцип действия тензорезистора основан на изменении электрического сопротивления твёрдого тела при его деформации приложенной силой. Таким образом, измерение силы с помощью тензорезистора сводится к измерению его сопротивления или напряжения на выходе измерительного моста, которое зависит от сопротивления

21 Фоторезисторы. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом. Для изготовления фоторезисторов используют полупроводниковые материалы с шириной запрещенной зоны, оптимальной для решаемой задачи. Так, для регистрации видимого света используются фоторезисторы из селенида и сульфида кадмия, Se. Полупроводник наносят в виде тонкого слоя на стеклянную или кварцевую подложку или вырезают в виде тонкой пластинки из монокристалла. Слой или пластинку полупроводника снабжают двумя электродами и помещают в защитный корпус. Важнейшие параметры фоторезисторов: интегральная чувствительность — отношение изменения напряжения на единицу мощности падающего излучения (при номинальном значении напряжения питания); порог чувствительности — величина минимального сигнала, регистрируемого фоторезистором, отнесённая к единице полосы рабочих частот.

22 Магниторезисторы. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Магниторезистором наз-я полупроводн-й переменный резистор, увеличивающий сопротивление под действием магнитного поля вследствие магниторезистивного (гальваномагнитного) эффекта. Магниторезистивный эффект заключается в том, что при протекании электрического тока вдоль пластины полупроводника, помещённой во внешнее поперечное магнитное поле, происходит искривление траектории носителей зарядов вследствие действия отклоняющей силы Лоренца, что приводит к удлинению пути, проходимого носителями между электродами, к которым приложено внешнее электрическое поле, что эквивалентно возрастанию удельного сопротивления полупроводника. Конструктивно магниторезистор представляет собой нанесённую на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов имеющую сопротивление в пределах от единиц до тысяч Ом. Быстродействие прибора достигает несколько мегагерц, а в специальных образцах без ферритовой подложки – тысяч мегагерц. Основными параметрами магниторезисторов являются сопротивление R(0) в отсутствие магнитного поля (от 5 до 1000 Ом), отношение , где R(B) – сопротивление при наличии поперечного магнитного поля с индукцией В = 0,5–1 Тл (от 3 до 20 и более), температурный коэффициент сопротивления (ТКС и ТКR) – от 0,02 до 2 % / К^-1, мощность рассеивания (до 0,25 Вт). Важнейшей характеристикой магниторезистора является зависимость Они применяются в магнитометрии для решения различных задач: определения угла поворота, положения объекта относительно магнитного поля земли, измерения частоты вращения зубчатых колес и др.

23 Принцип действия ёмкостных ИП. Осн. Параметры и характеристики. Емкостным датчиком называют преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления. Действие емкостных преобразователей основано на преобразовании входной величины в изменение емкости конденсатора. В общем случае емкость конденсатора С есть произведение диэлектрической проницаемости ε на геометрическую проводимость G зазора между электродами: С = εG. С = f (Х) – функция преобразования емкостного преобразователя. Существует большое количество емкостных преобразователей. Они служат для измерения уровня, толщины ленты диэлектрика, угла поворота, перемещения, давления. Конструктивные схемы емкостных преобразователей выполняются в различных вариантах в зависимости от области применения. При измерении уровней жидких и сыпучих тел находят применение цилиндрические или плоские конденсаторы, емкость которых характеризуется уровнем и зависит от диэлектрических проницаемостей жидкости, изоляции и воздуха. Для измерения толщины ленты из диэлектрика ее протягивают между электродами. Для измерения малых перемещений (до единиц микрометров), а также точного измерения быстроменяющихся сил и давлений применяются дифференциальные емкостные преобразователи. Достоинства: высокая чувствительность, простота конструкции, отсутствие шумов, инерционность, отсутствие самонагрева, габаритные размеры определяются конструктивными соображениями, малый вес, возможность измерения быстро протекающих процессов, возможность получения различных характеристик по характеру. Недостатки: необходимость установки усилителя, необходимость экранирования, воздушный зазор должен быть тщательно защищен от влаги, пыли и паров, способных вызвать коррозию.

24 Ёмкостные датчики присутствия. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Емкостные дистанционные датчики разработаны для обнаружения изменений сгенерированного им электростатического поля, вызванные приближением мишени к чувствительной поверхности. Внутренние рабочие элементы емкостного датчика включают емкостной зонд, гетеродин, детектор сигналов, контур фильтра и выходной контур. При отсутствии мишени гетеродин неактивен. Приближающаяся мишень вызывает увеличение емкости зондовой системы. Когда емкость достигает заданного предела, гетеродин активизируется, инициируя изменение состояния выходного контура между значениями «включено» и «выключено». Емкость зондовой системы определяется размером, диэлектрической постоянной и расстоянием мишени от зонда. Мишени больших размеров и с большими диэлектрическими постоянными сильнее увеличивают емкость. Меньшие расстояния между мишенью и зондом также сильнее увеличивают емкость.

25 Ёмкостные датчики присутствия. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Датчик перемещения — это прибор, предназначенный для определения величины линейного или углового механического перемещения какого-либо объекта. Разумеется, подобные приборы имеют колоссальное количество практических применений в самых разнообразных областях, поэтому существует множество классов датчиков перемещения, которые различаются по принципу действия, точности, цене и прочим параметрам. Следует сразу отметить, что все датчики перемещения можно разделить на две основных категории — датчики линейного перемещения и датчики углового перемещения (энкодеры). В рамках данного обзора основное внимание будет уделено именно датчикам линейного перемещения. Емкостные датчики перемещения: В основе работы датчиков данного типа лежит взаимосвязь ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. В простейшем случае речь идёт об изменении расстояния между пластинами вследствие внешнего физического воздействия (Рисунок 1). Поскольку ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально величине зазора между пластинами, определение ёмкости при прочих известных параметрах позволяет судить о расстоянии между пластинами. Изменение ёмкости можно зафиксировать различными способами (например, измеряя его импеданс), однако в любом случае конденсатор необходимо включить в электрическую цепь.

26 Принцип действия измерительных преобразователей заряда. Осн. Параметры и характеристики Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на гранях некоторых диэлектриков под влиянием механических напряжений. При снятии напряжений диэлектрик приходит в исходное состояние. Такие диэлектрики называют пьезоэлектриками. Наибольшее применение для измерений нашёл кварц, у которого пьезоэлектрические свойства сочетаются с высокой механической прочностью. Пьезоэлектрические преобразователи основаны на свойстве некоторых кристаллов преобразовывать механические деформации Х в изменение электростатических зарядов q на гранях. Это явление обратимо. q = f (Х) – функция преобразования пьезоэлектрического преобразователя. Основным элементом является пластина (или несколько пластин), вырезанная определенным образом из соответствующего кристалла. Характеристики пьезоэлемента, значения коэффициентов, связывающих электрические и механические параметры, зависят от типа кристалла, от размеров пластины и от ориентации ее граней относительно кристаллографических осей (от типа среза). Особенностью пьезоэффекта является знакочувствительность, т. е. изменение знака заряда при замене сжатия растяжением и изменение знака деформации при изменении направления поля. Пьезоэлектрическими свойствами обладают многие вещества: кварц, турмалин, сегнетова соль, и искусственно создаваемые: титанит бария, титанит свинца и т. д. Применяются пьезоэлектрические преобразователи в четырех направлениях: а) преобразователи, использующие прямой пьезоэффект (приборы для измерения силы, давления, ускорения); б) преобразователи, обладающие пироэффектом (ячейка имеет одно или несколько взаимно неуравновешенных полярных направлений), приборы для измерения тепловой радиации; в) преобразователи, использующие обратный пьезоэффект (приборы уравновешивания); г) преобразователи, использующие одновременно прямой и обратный пьезоэффект (пьезорезонаторы)

27 Электретные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Среди высокоомных более доступными являются электретные микрофоны. Их параметры нормируются в стандартном диапазоне звуковых частот, который имеет народное название «два по двадцать» (20 Гц … 20 кГц). Другие особенности: высокая чувствительность, широкая полоса пропускания, узкая диаграмма направленности, малые искажения, низкий уровень шумов. Различают двух- и трёхвыводные электретные микрофоны. Датчик может быть использовано для измерения давлений газов и жидкостей. Электретные микрофоны похожи на пьезодатчики вибрации, но в отличие от последних имеют линейную передаточную и более широкую частотную характеристики. Это позволяет без искажений обрабатывать звуковые сигналы человеческой речи, в чём, собственно, и состоит прямое назначение микрофона.

28 Пироэлектрические ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Пироэлектрические преобразователи основаны на свойстве некоторых кристаллических электризоваться при нагревании или охлаждении. Поверхностная плотность возникающих зарядов прямо пропорциональна градиенту температур на гранях пироэлектрика. На основе пироэлектриков созданы: преобразователь в виде пироэлектрического конденсатора с поглощающим инфракрасное излучение покрытием в качестве обкладок и передающая электронно-лучевая трубка (пирикон) с мишенью из пироэлектрического материала. Чувствительность пироэлектрического конденсатора высока и достигает 20 В / К независимо от его площади при постоянной времени 0 1 - 10 мкс. Поскольку пироэлектрик реагирует на перепад температур, его целесообразно применять для контроля в динамическом режиме. В случае необходимости использования его в статическом режиме или при медленных изменениях потока инфракрасного излучения перед пироэлектрическим преобразователем устанавливают прерыватель потока или модулятор. Недостатком пироэлектрических преобразователей является большое выходное сопротивление, влияние вибраций и других внешних воздействий.

29 Пьезоэлектрические ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики В основу работы этих преобразователей положено преобразование измеряемого давления в усилие посредством деформационного чув­ствительного элемента и последующего преобразования этого уси­лия в сигнал измерительной информации пьезоэлектрическим пре­образовательным элементом. Принцип действия пьезоэлектричес­кого преобразовательного элемента основан на пьезоэлектрическом эффекте, наблюдаемом у ряда кристаллов, таких, как кварц, тур­малин, титанат бария и др. Суть пьезоэлектрического эффекта со­стоит в том, что если кварцевые пластины Х-среза подвергнуть сжатию силой N, то на ее поверхно­сти возникнут заряды разных зна­ков. Значение заряда Q связано с силой N соотношением Q = kN, где k — пьезоэлектрическая постоян­ная. Значение k не зависит от разме­ра пластины и определяется приро­дой кристалла. На рисунке 1.10 показана схема пьезоэлектрического измерительно­го преобразователя давления.

30 Термопары. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надёжной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Они гораздо более линейны, чем многие другие датчики, а их нелинейность на сегодняшний день хорошо изучена и описана в специальной литературе. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01^°С. Они вырабатывают на выходе термоЭДС в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток (рис. 1). Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов. Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр.

31 Термошумовые ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Для измерения сверхнизких температур и для измерения очень высоких температур разрабатываются термошумовые преобразователи, выходной величиной которых является ЭДС шума резистивных элементов.

32 Измерение температуры с помощью полупроводниковых диодов Сущность изобретений: на полупроводниковый диод, размещённый в среде с контролируемой температурой, подают постоянное напряжение с полярностью, открывающей его р-n-переход. Изменяют полярность приложенного к диоду напряжения на противоположную и измеряют обратный ток Iобр. через р-n-переход. Повторно изменяют полярность приложенного к диоду напряжения, измеряют прямой ток Iпр. через p-n-переход и уменьшают приложенное напряжение до достижения равенства Iпр.= Iобр.. Значение температуры определяют по величине падения напряжения на открытом р-n-переходе. Устройство, реализующее способ, содержит генератор НЧ (1), четыре полупроводниковых диода (2-5), расположенных на общей подложке, усилитель НЧ (7), синхронный детектор (8), фильтр НЧ (9) и выходной вольтметр (10). Технический результат, создаваемый изобретениями, состоит в повышении чувствительности и точности измерения. 2 с.з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретения относятся к области термометрии и могут быть использованы для повышения точности и чувствительности измерения температуры диодными термометрами. В диодном термометре для преобразования температуры в электрический сигнал используют один из термочувствительных параметров полупроводниковой структуры. Основными параметрами, нашедшими применение в качестве термочувствительных для измерения температуры с помощью диода, являются обратный ток р-n-перехода Iобр. и прямое падение напряжения на р-n-переходе Uпр.. Задачей изобретения является создание способа измерения температуры и реализующего его устройства, в котором за счет введения структурно-временной избыточности обеспечивается достижение технического результата, состоящего в обеспечении линейности градуировочной характеристики, повышении чувствительности и практическом исключении зависимости от нестабильности индивидуальных параметров полупроводниковых датчиков.

33 Измерение температуры с помощью полупроводниковых транзисторов Термотранзистор представляет собой два противоположно направленных р-п перехода, которые объединены таким образом, что одна из областей оказывается общей. Одна из внешних областей называется эмиттером, другая - коллектором. Средняя область называется базой. Термодиоды и термотранзисторы находят применение в датчиках температуры, работающих в диапазоне от - 80 до 150 С. Верхняя граница температурного диапазона ограничивается тепловым пробоем p - n - перехода и для отдельных типов германиевых датчиков достигает 200 С, а для кремниевых датчиков - даже 500 С. Нижняя граница температурного диапазона определяется уменьшением концентрации основных носителей и может достигать для германиевых датчиков - (240 - - 260) С, для кремниевых - 200 С. сновными преимуществами термодиодов и термотранзисторов являются малые габариты, возможность взаимозаменяемости и, главное, дешевизна, позволяющая применять их в датчиках одноразового употребления.

34 Фотодиодные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе. Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте (разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов. Фотодиод может работать в фотодиодном и гальваническом режиме. В фотодиодном режиме p-n переход смещается обратным напряжением величина которого зависит от конкретного фотодиода от единиц до сотни вольт, чем больше смещение тем быстрее он будет работать, и больше токи через него будут течь. Недостаток фотодиодного режима в том, что с ростом обратного тока, в последствии увеличения напряжения или освещения, увеличивается уровень шумов, а уровень полезного сигнала в целом остается постоянным, считается, что в этом режиме диод имеет меньшую постоянную времени. В фотогальваническом режиме к диоду не прикладывается ни какое напряжение, он сам становится источником ЭДС с большим внутренним сопротивлением. Недостаток фотогальванического режима заключается в ослаблении полезного сигнала с ростом уровня паразитной засветки но уровень шумов не растет, остается постоянным.

35 Фототранзисторные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Фототранзистор отличается от обычного полупровод­никового триода тем, что он выполняется в прозрачном корпусе, который пропускает световое излучение. Свет, падающий на переход коллектор—база фототранзистора (р —n-переход с отрицательным смещением), вызывает в базе фототок, который усиливается с коэффициентом усиления транзистора, что приводит к весьма большому току эмиттера. Поскольку фотодетекторы являются полупроводнико­выми приборами, их ток насыщения зависит от темпера­туры. Поэтому при отсутствии светового излучения в них протекает так называемый темновой ток, ограничиваю­щий возможности прибора по измерению низких уровней светового излучения.

36 Индуктивные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Индуктивные измерительные преобразователи предназначены для преобразования положения (перемещения) в электрический сигнал. Они являются наиболее компактными, помехоустойчивыми, надежными и экономичными ИП при решении задач автоматизации измерения линейных размеров в машино- и приборостроении. Преимуществами индуктивного метода измерений являются: непрерывность измерения; возможность регистрации непрерывно изменяющихся величин, что необходимо при контроле параметров зубчатых, колес, перемещений узлов станков и др.; возможность отсчета действительных отклонений измеряемой величины по шкале прибора; дистанционность измерений; высокая чувствительность и простота конструкции датчиков. Недостатками метода являются сравнительная сложность электрических схем включения датчиков и влияние отклонений параметров схемы на результаты измерения. Индуктивный метод контроля может быть бесконтактным и контактным. В бесконтактных индуктивных измерительных системах контролируемая деталь (только из ферромагнитных материалов) непосредственно включена в магнитную цепь, образуя участок магнитопровода. За последние годы разработаны экспериментальные образцы бесконтактных индуктивных датчиков с высокой чувствительностью.

37 ИП на эффекте Холла. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Эффект Холла применяется для измерения напряженности магнитного поля. Датчики, использующие эффект Холла, относятся к генераторным. Они сами вырабатывают электрическое напряжение, однозначно определяющее характеристики измеряемого магнитного поля. Эффект Холла имеет место у всех материалов, хотя и в разной степени. Практически же промышленные датчики такого рода реализуют на базе полупроводников. Для того чтобы эффект Холла проявлялся в наибольшей степени, толщина пластины преобразователя должна быть наименьшей. В качестве полупроводниковых материалов для пластин датчиков, использующих эффект Холла, применяются обычно арсенид индия и фосфид-арсенид индия. Фосфид-арсенид индия используется при высоких температурах. Наиболее широко преобразователи, использующие эффект Холла, применяются для измерения параметров магнитных полей, а также для определения характеристик ферромагнитных материалов. Эти преобразователи находят применение также и для измерения других физических величин, изменение которых легко преобразуется в изменение магнитной индукции. С помощью преобразователей, использующих эффект Холла, можно измерять угловые и линейные перемещения, электрические токи и др.

38 Магнитоупругие ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Принцип действия основан на изменении магнитной проницаемости μ ферромагнитных тел в зависимости от возникающих в них механических напряжений (магнитоупругий эффект), обусловленных воздействием на ферромагнитные тела механических сил Р (растягивающие, сжимающие, изгибающие, скручивающие). В ненагруженном состоянии преобразователя силовые линии первичной обмотки располагаются симметрично и не сцепляются с вторичной обмоткой, в результате этого ЭДС вторичной обмотки равна 0. После приложения усилия вследствие изменения магнитной проницаемости материала магнитные силовые линии «вытягиваются» в направлении большей проницаемости, «сокращаются» в направлении меньшей проницаемости и сцепляются с вторичной обмоткой, индуктируют в ней ЭДС, пропорциональную приложенному к преобразователю усилию. Применяются магнитоупругие преобразователи для измерения сил, давлений, крутящих моментов. Магнитоупругие преобразователи делятся на две группы: а) преобразователи, в которых используется изменение магнитной проницаемости чувствительного элемента в одном направлении; магнитный поток направлен вдоль линии действия усилителя; б) преобразователи, в которых используется изменение магнитной проницаемости одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях; магнитный поток направлен под углом 45^0[1]. Преобразователи обеих групп могут работать как с переменной индуктивностью L, так и с переменным коэффициентом взаимоиндукции М. Магнитоупругие преобразователи отличаются большим разнообразием конструктивных форм и расположением обмоток, что обусловлено их широким применением при измерении деформаций и напряжений в машинах и сооружениях

39. Вихретоковые ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Принцип действия вихретокового преобразователя основан на изменении индуктивности и взаимоиндуктивности катушек при приближении к ним проводящего тела. Глубина проникновения электромагнитной волны в материал определяется формулой z 0,05 = √2 / (ωμγ). На низких частотах (50 Гц) для меди и алюминия значение z 0,05 составляет около 10 мм, на высоких частотах (500 кГц) глубина проникновения уменьшается до 0,1 мм. Рис. 4.7. Схема искажения магнитного поля при приближении проводящей пластины На рис. 4.7 показано, как искажается магнитное поле при приближении проводящей пластины. Присутствие вблизи витка с переменным током проводящей среды приводит к изменению его первоначального поля и электрических параметров витка, т. е. его активного и реактивного сопротивления: активное сопротивление витка увеличивается за счет роста потерь в проводящей среде, а индуктивное сопротивление уменьшается. Значение вносимых сопротивлений зависит при постоянной частоте питания и геометрических размеров обмотки от расстояния воздушного зазора от обмотки до пластины, электрической проводимости и толщины пластины, пока толщина не превышает величины d = 2 z 0,05 . Вихретоковые преобразователи широко применяются в области бесконтактного контроля линейных размеров тонких пластин и толщины покрытий, для обнаружения дефектов [5,12,1]. Достоинства: бесконтактный контроль линейных размеров. Недостатки: температурная погрешность проводящего тела, невозможность получения единой шкалы.

40 Индукционные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Это генераторные преобразователи постоянного тока. Для преобразования механического перемещения в электрический сигнал используется явление электромагнитной индукции – наведение ЭДС в электрическом контуре, связанном с изменяющимся магнитным потоком. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС в контуре определяется формулой е = - dΨ/dt, (11) где Ψ – потокосцепление с контуром; t – время, с. Преобразователи применяются для измерения параметров магнитных полей, частоты вращения, параметров вибраций. Преобразователи делятся на две группы: а) магнитное сопротивление на пути постоянного магнитного потока остается неизменным, а индуктированная ЭДС наводится в катушке, благодаря линейным или угловым колебаниям катушки в зазоре магнита; б) постоянный магнит и катушка неподвижны, а индуктированная ЭДС наводится путем изменения магнитного потока вследствие колебаний полного магнитного сопротивления магнитной цепи, создаваемых чаще всего изменением воздушного зазора в этой цепи. Линейность преобразователей первой группы зависит как от размеров катушки, так и от ее положения относительно полюсных наконечников. При рациональном выборе погрешность 0,02 – 0,1 %. У преобразователей второй группы линейность зависит от магнитных характеристик ферромагнитных материалов. Поскольку характеристики обычно нелинейные, они имеют большую погрешность и чаще всего используются как частотные. По природе входного сигнала преобразователи делятся на индукционные преобразователи линейной скорости и индукционные преобразователи угловой скорости. Достоинства: высокая чувствительность. Недостатки: порог чувствительности ограничен уровнем шума, наводками от электродвигателя и цепи питания

41 Электрохимические Ип. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики В общем случае электрохимический первичный измерительный преобразователь представляет собой ячейку, заполненную электролитом и систему из двух и более электродов, включенных в измерительную цепь. Растворы (в том числе и твердые), расплавы являются проводниками 2-го рода, перенос зарядов в которых осуществляется в основном ионами. Основные характеристики электрохимической ячейки: ЭЭСЗ электрохимического преобразователя можно представить в виде электрической цепи, содержащей эквивалентные параметры (ЭДС;R; L; С) зависящие от природы, состава электродов и электролита, типа химических превращений в ячейке, температуры, скорости перемещения раствора и других физических величин. Принципы работы разнообразных типов электрохимических измерительных преобразователей основаны на реализации соответствующих законов электрохимии. Действие всех гальванических преобразователей основано на измерении разности потенциалов между электродами, помещенными в исследуемый раствор. При этом металлический электрод, находящийся в растворе, заряжается отрицательно (электродный потенциал), а раствор – положительно (с электрода в электролит уходят положительно заряженные ионы металла). Измерить можно только разность потенциалов, поэтому за начало отсчета в электрохимии принят потенциал «водородного электрода». Для этого используют платиновый электрод, помещенный в нормальный раствор, при этом на его поверхности адсорбируют ионы водорода.

42 Электроконтактные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Электроконтактный преобразователь — это преобразователь линейных перемещений в дискретный электрический сигнал — команду за счет замыкания или размыкания электрических контактов. Преобразователи подразделяют на предельные и амплитудные. Первые предназначены для выдачи сигналов-команд при достижении контролируемого размера заданной предельной величины, вторые—для выдачи сигнала- команды, когда величина отклонений от правильной геометрической формы детали достигла заданной независимо от величины контролируемого размера. Измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, называется передающим измерительным преобразователем, а преобразователь, к которому подведена измеряемая величина, называется первичным измерительным преобразователем. Принцип действия электроконтактных передающих преобразователей заключается в использовании перемещений измерительного стержня, замыкающего электрическую цепь. Электроконтактные преобразователи обычно предназначаются для оценки размера контролируемой детали в определенных пределах и для определения числового значения измеряемой величины.

43 Ионизационные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Датчик ионизирующего излучения — детектор элементарных частиц, который использует полупроводники (обычно кремний или германий) для обнаружения заряженных частиц или фотонов высоких энергий (ионизирующего излучения). Принцип их действия аналогичен газоразрядным приборам, с тем отличием что ионизируется объем полупроводника между двумя электродами. В простейшем случае это полупроводниковый диод. Для максимальной чувствительности такие детекторы имеют значительные размеры. Полупроводниковые детекторы нашли широкое применение в течение последних десятилетий, в частности, для гамма- и рентгеновской спектрометрии и как детекторы частиц. Полупроводниковые детекторы имеют ряд преимуществ по сравнению с газоразрядными приборами. Большая плотность полупроводника увеличивает потери энергии детектируемой частицей, что увеличивает диапазон регистрируемых энергий. Меньшая энергия ионизации полупроводника улучшает энергетическое разрешение. Высокая подвижность носителей заряда улучшает временно́е разрешение. Для уменьшения шумов и увеличения чувствительности полупроводниковые детекторы охлаждают до криогенных температур.

44 Кондуктометрические ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Метод кондуктометрии основан на измерении активной составляющей импеданса аналита. Обычно в одно плечо измерительного моста включают электрохимическую ячейку, а в другое – регулируемое сопротивление и переменный конденсатор для минимизации емкостного эффекта. Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения проводимости и состава растворов, влажности различных сыпучих веществ устройствами с использованием бесконтактных емкостных кондуктометрических датчиков. Кондуктометрический преобразователь представляет собой электрохимическую ячейку, т.е. два электрода, погруженные в раствор электролита, как показано на рис. Форма и конструкция электродов могут быть самыми разнообразными. При этом сопротивление между электродами преобразователя R обратно пропорционально удельной электрической проводимости электролита. Коэффициент k называется постоянной преобразователя и зависит от формы и конструкции электродов и межэлектродного пространства. На практике он обычно не рассчитывается, а определяется экспериментально с помощью образцовых растворов, имеющих точно известную проводимость. Принцип действия кондуктометрического сигнализатора уровня состоит в замыкании проводящей жидкостью электрической цепи при изменении уровня зеркала этой жидкости относительно электрода, установленного на определённой фиксированной высоте в резервуаре.

45 Фотоэмиссионные ИП. Принципы построения, схемы, параметры и характеристики Фотоэмиссионные датчики. В датчиках этого типа преобразование оптического сигнала в электрический происходит в результате явления фотоэмиссии, или внешнего фотоэффекта. Внешний фотоэффект состоит в освобождении из твердого тела (служащего мишенью для излучения и представляющего собой фотокатод) электронов, число которых пропорционально числу падающих фотонов. Первичные электроны, эмиттируемые фотокатодом, образуют ток катода, который затем либо непосредственно собирается анодом (в вакуумном фотоэлементе), либо служит источником дальнейшего процесса умножения, который приводит к усилению первичного тока путем ударной ионизации молекул газа (в газополном фотоэлементе) или за счет вторичной эмиссии (в фотоэлектронном умножителе).

Дата добавления: 2015-11-04