Читайте также:
|
Электрический метод измерения неэлектрических величин широко применяется в современном производстве для контроля технологических процессов и автоматического управления.
Основными преимуществами электрических методов измерения неэлектрических величин являются:
· исключительно высокая чувствительность,
· малая инерционность электрической аппаратуры,
· возможность измерения на расстоянии, в местах, недоступных для других методов измерения,
· удобство регистрации.
21. Охарактеризовать потенциометрические преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Потенциометрический преобразователь - датчик, входным сигналом которого является перемещение контакта, а выходным - напряжение, которое можно снять с этого контакта.
Потенциометрический преобразователь представляет из себя катушку индуктивности (как правило, выполненную в виде неподвижного элемента конструкции), на которую подается питающее напряжение и щетки, с которых и снимается выходной сигнал.
Существуют два основных типа потенциометрических преобразователей:
· Преобразователи угловых перемещений.
· Преобразователи линейных перемещений.
Преимущества (достоинства): высокая точность и стабильность функции преобразования, малое значение переходного сопротивления, низкий уровень собственных шумов, небольшой коэффициент сопротивления.
Недостатки: небольшое значение разделительной способности, ограниченные возможности при использовании переменного тока, наличие скользящего контакта, что приводит к ограниченному количеству рабочих циклов датчика.
В состав любого потенциометрического преобразователя входят три основных элемента: каркас, обмотка, щётки.
22. Охарактеризовать тензорезисторные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Тензорезистор - 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.
Тензорезисторйый преобразователь (тензорезистор) - проводник, изменяющий свое сопротивление при деформации сжатия – растяжения.
При деформации проводника изменяются его длина l и площадь поперечного сечения Q. Деформация кристаллической решетки приводит к изменению удельного сопротивления P. Эти изменения приводят к изменению сопротивления проводника.
Этим свойством обладают в большей или меньшей степени все проводники.
23. Охарактеризовать терморезисторные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Принцип действия терморезистивных преобразователей основан на использовании свойства проводников или полупроводников менять свое сопротивление при изменении температуры. Металлические терморезистивные преобразователи принято называть термометрами сопротивления (терморезисторами), а полупроводниковые - термисторами.
Терморезисторы чаще всего изготавливают из платины и меди, гораздо реже из никеля, вольфрама и других чистых металлов. Конструктивно они чаще всего представляют собой проволочные спирали, уложенные в канавки специального керамического каркаса, уплотненного порошкообразной окисью алюминия, которая одновременно является хорошим изолятором, обладает большой теплостойкостью и хорошей теплопроводностью. Каркас для прочности помещается в металлическую гильзу и герметизируется.
Стандартные платиновые терморезисторы работают в диапазоне температур от -260С до 1100С. Температурная зависимость сопротивления платины в диапазоне 0С - 650С описывается уравнением:
Rt=Ro(1+At+Bt2).
24. Охарактеризовать индуктивные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Индуктивный преобразователь - преобразователь механического перемещения в изменение индуктивности.
Принцип действия: Основан на изменении индуктивности обмотки электромагнитного дросселя в зависимости от перемещения одной из подвижных частей: якоря, сердечника и других. Простейшим индуктивным преобразователем является катушка с изменяющимся воздушным зазором, его работа основана на изменении магнитного сопротивления магнитопровода путём изменения длины воздушного зазора.
Достоинства: простота и надёжность.
Недостатки: малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты тока.
25. Охарактеризовать емкостные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Ёмкостный преобразователь - преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.
Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика (например сухой контакт). В простейших датчиках это обычно мультивибратор, преобразователь «частота (или скважность) - напряжение» и компаратор. Иногда, если изменение ёмкости в ответ на воздействие невелико, приходится ставить схемы на микроконтроллерах, которые занимаются автоподстройкой чувствительности и нуля датчика.
Ёмкостные датчики (преобразователи) получили широкое распространение там, где необходимо контролировать появление слабопроводящих жидкостей, например воды. Это датчики уровня жидкости, датчики дождя в автомобилях, датчики в сенсорных кнопках на бытовой технике (в живых тканях много воды) и т. п.
Существуют также ёмкостные датчики (преобразователи) уровня жидкости, широко используемые для измерения количества топлива на летательных аппаратах. Обычно датчик представляет собой пару вставленных друг в друга металлических цилиндров (иногда сложной формы, чтобы обеспечить линейность характеристики датчика при сложной форме бака), погруженных в топливо.
Принцип действия: основан на том, что ёмкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изолятора, а ε у воздуха и топлива различается (порядка 1 и 1,8 соответственно). В результате при заполнении бака топливом возрастает реактивное сопротивление датчика. Питаются ёмкостные топливомеры, как правило, от общей сети ЛА напряжением 115 В частотой 400 Гц, которое для питания датчиков понижается.
Основные преимущества: высокий порог чувствительности и небольшая инерционность.
Основные недостатки: сильное влияние внешних электромагнитных полей.
26. Охарактеризовать термоэлектрические преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Термоэлектрический преобразователь - устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.
Принцип действия: основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т 1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т 2, которое будет пропорционально разности температур Т 1 и Т 2.
Преимущества: высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С); большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C; простота; дешевизна; надёжность.
Недостатки: для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термоэлектрического преобразователя; на большой длине и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей; зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна (это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала).
Применение: Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термоэлектрические преобразователи из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие преобразователи незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.
27. Охарактеризовать пьезоэлектрические преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Пьезоэлектрические преобразователи (ПП) — это устройства, использующие пьезоэлектрический эффект в кристаллах, керамике или плёнках и преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.
Основная часть ПП состоит из отдельных или объединённых в группы, электрически и механически связанных друг с другом пьезоэлементов, т. е. изготовленных из пьезоэлектрика деталей простой геом. формы (стержень, пластинка, диск и т. п.) с нанесёнными на их поверхности электродами.
Применение: применяются в различных областях техники (УЗ-технологии и дефектоскопии, гидролокации, радиовещании, виброметрии, акустоэлектронике) в качестве излучателей и приёмников УЗ, элементов гидроакустических антенн, микрофонов и гидрофонов,пьезоэлектрич. трансформаторов, резонаторов, фильтров и др.
Достоинства: высокая линейность характеристик, широкие динамические и частотные диапазоны, простота конструкции и высокая надежность при эксплуатации.
28. Охарактеризовать фотоэлектрические преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Фотоэлектрические преобразователи - такие первичные измерительные преобразователи, которые реагируют на электромагнитное излучение, падающее на поверхность преобразующего элемента. Излучение может быть видимым, т.е. световым, а также иметь большую или меньшую длину волны и быть невидимым.
Фотоэлектрические преобразователи известны трех основных типов: два из них официально классифицируются как полупроводниковые приборы (фотоэлектрические и фотополупроводниковые).
Наиболее эффективными, с энергетической точки зрения, устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии.
Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
29. Охарактеризовать тахометры: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.
Тахометр - измерительный прибор, предназначенный для измерения частоты вращения (количество оборотов в единицу времени) различных вращающихся деталей, таких как роторы, валы, диски и др., в различных агрегатах, машинах и механизмах.
Обычно тахометры помимо собственно датчика скорости вращения включают в себя и показывающий прибор — индикатор, состоя таким образом из двух частей связанных электрической или иной связью.
Наиболее часто под термином тахометр подразумевается прибор для измерения скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Индикатор (указатель, вторичный прибор) обычно расположен на панели приборов автотранспортного средства, рядом со спидометром.
Тахометры строятся по нескольким различным принципам (принцип действия):
· основанные на преобразовании «частота вращения — угол отклонения стрелки» (механические и элетромеханические тахометры, их работа основана на увлечении неферромагнитного металлического диска, связанного со стрелкой и удерживаемого упругим моментом подвески, вращающимся постоянным магнитом за счёт взаимодействия токов Фуко в диске с вращающимся магнитным полем);
· основанные на подсчёте количества оборотов в течение заданного временного интервала, часто в таких тахометрах на каждом обороте вала формируется несколько импульсов;
· основанные на измерении длительности одного оборота, либо временного интервала между смежными импульсами, формируемыми в течение одного оборота и вычисления обратной функции F = 1/T, F — частота вращения; T — длительность одного оборота.
Применение:
· Тахометры широко применяются для измерения частоты вращения вала двигателей практически всех типов транспортных средств (автомобилей, тракторов, тепловозов, судов, самолётов, вертолётов). Также применяются для контроля частоты вращения рабочих органов технологических машин, станков, агрегатов (например, валков прокатных станов, турбин).
· Кроме того, тахометр может быть использован в других целях, например, при подсчете расхода сырья на конвейере, материалов, расхода жидких и газообразных сред в трубопроводах ротационными расходомерами, времени наработки оборудования, машин и механизмов при испытаниях и обкатке.
Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 524 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Сформулировать понятие аналоговый электромеханический измерительный прибор, объяснить его структурную схему, и принцип работы. | | | Дать определение детектору среднеквадратического значения, нарисовать его схему. Объяснить принцип его работы и назначение. |