Структура учебного курса 1 страница

М–1 Введение в дисциплину. Особенности датчиковой аппаратуры.

М–2 Принципы преобразования в датчиках.

М–3 Волоконно-оптические датчики.

М–4 Датчики давления.

М–5 Компоненты и датчики, управляемые магнитным полем.

М–6 Датчики температуры и тепловых потоков.

М–7 Особенности проектирования и применения биологических, химических, медицинских датчиков.

М–8 «Интеллектуальные» датчики.

М–9 Сопряжение преобразователей с измерительной аппаратурой.

М–10 Особенности исполнения и испытаний датчиков.

М–К Выходной итоговый контроль.

Вопросы, изучаемые на лекционных занятиях или в процессе управляемой контролируемой работы студентов (по модулям):

МОДУЛЬ 1. ОСОБЕННОСТИ ДАТЧИКОВОЙ АППАРАТУРЫ

Понятие «датчик». Классификация датчиков. Общие свойства датчиков. Основные требования к датчикам. Миниатюризация датчиков. Характеристики датчиков: порог чувствительности, предел преобразования, метрологические характеристики, надежность, эксплуатационные характеристики. Метрологическое обеспечение датчиков. Принципы выбора датчиков.

МОДУЛЬ 2. ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ДАТЧИКАХ

Реостатные преобразователи. Резистивные преобразователи: терморезистивные преобразователи (металлические, полупроводниковые), тензо- и пьезорезистивные преобразователи. Емкостные преобразователи. Индуктивные и трансформаторные преобразователи. Струнные и стержневые преобразователи. Ультразвуковые преобразователи. Индукционные преобразователи. Термоэлектрические преобразователи. Фотоэлектрические преобразователи.

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Общие сведения. Группы пьезоэлектриков. Уравнение пьезоэффекта. Уравнения ПЭП. Электрические схемы подключения ПЭП. Конструкции ПЭП. Повышение помехоустойчивости ПЭП. Оценка чувствительности ПЭП. ПЭП с использованием обратного эффекта. Зависимость свойств ПЭП от внешних условий. Применение ПЭП.

Преобразователи с устройствами пространственного кодирования: контактные (барабанные, дисковые), фотоэлектрические, электромагнитные.

Гироскопические приборы и устройства. Трехстепенные гироскопы: свободный гироскоп с одним датчиком угла, блок свободных гироскопов, гироскоп трехстепенной управляющий, гироскоп поплавковый астатический, вибрационный гироскоп. Двухстепенные гироскопы: скоростной гироскоп, скоростной гироскоп с электрической пружиной, поплавковый гироскоп.

МОДУЛЬ 3. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ (ВОД)

Взаимодействие оптического излучения с оптическими средами. Основные требования к приемникам волоконно-оптического излучения. Материалы волоконно-оптических элементов. Оптические элементы, используемые в ВОД: входные окна, световоды, оптические фильтры, иммерсионные линзы. Взаимодействие оптического излучения с полупроводниками. Поглощение излучения полупроводниками: собственное, примесное.

Принципы преобразования в ВОД физических величин. Амплитудные ВОД (ВОД с модуляцией интенсивности). ВОД поляризационного типа. ВОД на основе микромеханических резонаторов, возбуждаемых светом. Характеристики микрорезонаторных ВОД физических величин. Оптическое мультиплексирование ВОД физических величин.

Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ). Принцип действия ВОГ. Принципиальная схема ВОГ. Чувствительность ВОГ. ВОГ с эрбиевым источником.

МОДУЛЬ 4. ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ (ДД)

Задачи измерения давления. ДД на современном этапе. Принципы построения аналоговых и дискретных ДД. Воздействие влияющих факторов на ДД. Динамические погрешности при измерении переменных давлений. Особенности эксплуатации и монтажа ДД.

Тензометрические полупроводниковые чувствительные элементы. Схемы включения тензорезисторов. Тензорезистивные преобразователи. Кремниевые датчики. Характеристики и параметры мостовых тензорезисторных преобразователей давления. Градуировка, балансировка и компенсация температурной погрешности мостовой схемы тензопреобразователей. Технология изготовления интегральных тензопреобразователей.

Применение ДД: интегральные преобразователи давления с профилированной мембраной, интегральные преобразователи давления на основе гетероэпитаксиальных структур, интегральные кремниевые тензопреобразователи, преобразователь давления с подстроечными резисторами на кристалле. Датчики аэрогазодинамических давлений.

МОДУЛЬ 5. КОМПОНЕНТЫ И ДАТЧИКИ, УПРАВЛЯЕМЫЕ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Магнитоупругие преобразователи (МУП). Принцип действия и конструкция МУП. Схемы включения МУП. Погрешность МУП. Магнитоупругий датчик измерения силы.

Гальваномагниторекомбинационные преобразователи. Датчики Виганда.

Гальваномагнитные явления. Характеристика основных гальваномагнитных эффектов. Эффект Холла. Материалы для изготовления датчиков Холла (ДХ). Основные параметры ДХ и их связь со свойствами полупроводника. Технология изготовления ДХ. Магниторезистивные преобразователи. Основные параметры магниторезисторов. Технология изготовления магниторезисторов. Применение гальваномагнитных преобразователей в средствах автоматизации. Магнитодиоды. Магнитодиодный эффект. Параметры магнитодиодов. Конструкция и технология изготовления магнитодиодов. «Торцевые» (КД301А – КД301Ж) и планарные (КД304А-1 – КД304Ж-1, КД304А1-1 – КД304Ж1-1) магнитодиоды. Применение магнитодиодов: рекомендации по эксплуатации, бесконтактные клавиши для ручного ввода информации, датчики положения движущихся предметов, датчики постоянного тока, преобразователь частоты вращения.

МОДУЛЬ 6. ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ

Основные задачи температурных измерений. Физические основы температурных измерений. Погрешности температурных измерений контактными датчиками. Полупроводниковые терморезисторы (ТР). Основные характеристики ТР: температурная зависимость сопротивления, вольт-амперные характеристики, инерционность, стабильность и срок службы. ТР с отрицательным и положительным ТКС. Кремниевые датчики температуры. Применение датчиков температуры: микроэлектронные датчики на основе полупроводниковых материалов, медный, платиновый и марганцевый термометры сопротивления, теплоприемник ФКБ.

Основные задачи измерений тепловых потоков. Классификация датчиков теплового потока (ДТП). Физические модели «тепловых» ДТП. Тонкопленочные, калориметрические, градиентные (с продольным и поперечным градиентом температуры) ДТП.

Бесконтактные измерители температуры. Тепловые фотоприемники. Применение пироэлектриков

МОДУЛЬ 7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ, ХИМИЧЕСКИХ, МЕДИЦИНСКИХ ДАТЧИКОВ

Биосенсоры. Применение биосенсоров: биосенсоры на основе бактерий, микроорганизмов, биологических тканей. Проблемы и перспективы развития. Датчики газового состава. Электродные реакции. Электрохимические методы анализа: кондуктометрия, потенциометрия, вольтамперометрия, амперометрия, кулонометрия. Электрохимические датчики: электрические и оптические. Конструкция, технология изготовления и тарировка электрохимических датчиков. Химические измерения: кислотность, окислительно-восстановительный потенциал, проводимость. Преобразователи для измерения концентрации специфических ионов. Электрометрический газовый анализ. Резистивный газовый анализ. Медицинские датчики.

МОДУЛЬ 8. «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ» ДАТЧИКИ

Особенности «интеллектуальных» датчиков физических величин. Функциональные возможности и требования, предъявляемые к «интеллектуальным» датчикам. Микропроцессорные модули для интеллектуальной обработки информации. Измерительный канал «интеллектуальных» датчиков. Основные критерии выбора микроконтроллера. Универсальный интерфейс преобразователя. Стандартизация интерфейсов «интеллектуальных» датчиков (семейство IEEE Р 1451). Коррекция ошибок в «интеллектуальных» датчиках. Примеры реализации «интеллектуализации» датчиков: датчик давления, датчик объема, датчик удара, датчик плотности (принцип действия, особенности и преимущества, точность, надежность, характеристика передачи информации). Перспективы разработки и производства изделий интеллектуальной микросенсорики в Республике Беларусь.

МОДУЛЬ 9. СОПРЯЖЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРОЙ

Схемы соединений измерительных преобразователей. Температурная компенсация тензометров (в том числе с помощью мостовых схем). Установка тензометров. Шумы. Защитные кольца. Случайные шумы. Коэффициент шума.

МОДУЛЬ 10. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛНЕНИЯ И ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ

Исполнение в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды. Исполнение в зависимости от степени защиты от воздействия твердых тел (пыли) и пресной воды. Исполнение в зависимости от устойчивости к воздействию синусоидальной вибрации. Надежность датчиков. Термоциклирование включенного прибора под переменным давлением. Воздействие высокой влажности, высокой температуры на включенный датчик. Механический удар. Воздействие вибрации с переменной частотой. Воздействие экстремальных температур в условиях хранения. Термоциклирование. Термический удар. Воздействие соляным туманом.

УЭ–1 Введение в дисциплину. Понятие «датчик». Классификация датчиков. Общие свойства датчиков. Основные требования к датчикам. Миниатюризация датчиков. Характеристики датчиков: порог чувствительности, предел преобразования, метрологические характеристики, надежность, эксплуатационные характеристики. Метрологическое обеспечение датчиков. Принципы выбора датчиков.

УЭ–К Выходной контроль по модулю.

Модуль 1«Введение в дисциплину. Особенности датчиковой аппаратуры».

Руководство по обучению

УЭ 1 «Введение в дисциплину. Характеристики датчиков. Принципы выбора датчиков»

Учебные цели УЭ–1 Студент должен: иметь представление: – о специфике организации измерений датчиками физических величин; – об основных свойствах измеряемых величин; – о «реальной» и «номинальной» функциях преобразования датчика; – о динамике развития датчиков по различным отраслям промышленности, измеряемым параметрам, потреблению различными странами – о тенденциях миниатюризации чувствительных элементов измерительных преобразователей; – об особенностях воздействия внешних и внутренних дестабилизирующих факторов на работоспособность датчиков; – о направлениях и перспективах развития датчиков и компонентов контрольно-диагностических средств; – об информационно-энергетической теории измерительных устройств; – о систематических и случайных погрешностях и методах их обработки; – об испытательной базе Научно-производственного объединения измерительной техники и Научно-исследовательского института физических измерений, как основных центрах метрологических испытаний датчиков; – об автоматизированной системе метрологических испытаний датчиков. знать: – обобщенную структурную схему любого гипотетического датчика; – предпосылки развития датчиковой аппаратуры; – назначение и область применения датчиков; – основные требования к датчикам; – уравнения датчиков; – задачи конструктора при проектировании датчиков; – понятия порога чувствительности, предела преобразования, гистерезиса; – основные виды систематических погрешностей применительно к датчикам физических величин; – понятия механической и метрологической надежности датчиков; – эксплуатационные характеристики датчиков; – последовательность логических шагов в реализации принципа максимального соответствия датчика требованиям измерений и возможностей (характеристик) датчика. владеть: – системой нормативных документов, регламентирующих деятельность в области метрологии, применительно к датчикам физических величин. уметь: – проводить выбор датчика из существующих, применительно к конкретной диагностической системе. Для успешного овладения материалом УЭ–1 следует изучить пп. 1.1–1.4. учебного текста УМК (Понятие «датчик». Классификация датчиков. Характеристики датчиков. Метрологическое обеспечение датчиков. Принципы выбора датчиков) и материал вводной части из учебного пособия (Бейлина Р.А., Грозберг Ю.Г., Довгяло Д.А. Микроэлектронные датчики: Учеб. пособие для вузов.– Новополоцк: ПГУ, 2001.– 308 в дальнейшем – пособие) (Понятие и классификация датчиков. Основные требования к датчикам. Надежность и вопросы миниатюризации. Общие свойства датчиков).

УЭ–К Выходной контроль по модулю.

После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания: для чего необходимо иметь априорные знания об измеряемых величинах при проектировании датчиков? приведите структуру любого гипотетического датчика и примеры конктретных реализаций; что такое «реальная» и «номинальная» функции преобразования датчика? приведите уравнения датчиков с сосредоточенными параметрами первого порядка апериодического типа; приведите уравнения датчиков с сосредоточенными параметрами второго порядка апериодического и колебательного типов; приведите уравнения датчиков с распределенными параметрами и их примеры для конкретных датчиков физических величин; приведите общую классификацию датчиков физических величин; дайте определение понятия «датчик»; к чему ведет стремление получить больше информации от датчика (повысить его точность выше целесообразных пределов)? Объясните свою точку зрения; тенденции, определяющие развитие электронных измерительных преобразователей для датчиков; в чем предпосылки развития датчиков физических величин? объясните понятия «модульное конструирование по правилам агрегатирования», «принципы системного подхода» применительно к проектированию датчиков физических величин; проведите обзор производителей датчиковой аппаратуры и прогноз динамики развития датчиков для отраслей промышленности; охарактеризуйте назначение и область применения датчиков; задачи, проблемы и направления миниатюризации датчиков; требования к датчикам физических величин, определяемые условиями их применения; основные задачи конструкторов миниатюрных датчиков; виды динамических характеристик датчиков; классифицируйте характеристики датчиков, дайте их определения; приведите нормальные условия эксплуатации датчиков; почему верхнее значение измеряемого диапазона должно быть меньше предела преобразования датчика? охарактеризуйте случайные и систематические погрешности; почему надежность датчика следует рассматривать в двух аспектах? приведите эксплуатационные характеристики датчиков; что включает в себя метрологическое обеспечение датчиков? приведите последовательность логических шагов для реализации принципа максимального соответствия требований измерений и возможностей (характеристик) датчика при его выборе из числа существующих.

УЭ–1 Реостатные преобразователи. Резистивные преобразователи: терморезистивные преобразователи (металлические, полупроводниковые), тензо- и пьезорезистивные преобразователи.

УЭ–2 Емкостные преобразователи. Индуктивные и трансформаторные преобразователи. Индукционные преобразователи.

УЭ–3 Термоэлектрические преобразователи. Струнные и стержневые преобразователи. Ультразвуковые преобразователи.

УЭ–4 Фотоэлектрические преобразователи.

УЭ–5 Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Общие сведения. Группы пьезоэлектриков. Уравнение пьезоэффекта. Уравнения ПЭП. Электрические схемы подключения ПЭП. Конструкции ПЭП. Повышение помехоустойчивости ПЭП. Оценка чувствительности ПЭП. ПЭП с использованием обратного эффекта. Зависимость свойств ПЭП от внешних условий. Применение ПЭП.

УЭ–6 Преобразователи с устройствами пространственного кодирования: контактные.

УЭ–7 Гироскопические приборы и устройства. Трехстепенные гироскопы: свободный гироскоп с одним датчиком угла, блок свободных гироскопов, гироскоп трехстепенной управляющий, гироскоп поплавковый астатический, вибрационный гироскоп. Двухстепенные гироскопы: скоростной гироскоп, скоростной гироскоп с электрической пружиной, поплавковый гироскоп.

УЭ–8 Лабораторная работа № 1 Исследование работы датчика вибрации.

УЭ–9 Лабораторная работа № 2 Исследование работы фотоэлектрических преобразователей.

УЭ–10 Лабораторная работа №8 Исследование свойств индуктивных преобразователей.

УЭ–К Выходной контроль по модулю.

Модуль 2«Принципы преобразования в датчиках»

Руководство по обучению

УЭ 1 «Реостатные преобразователи. Резистивные преобразователи».

Учебные цели УЭ–1 Студент должен: иметь представление: – об основных материалах, используемых для намотки реостатов; – о температурной зависимости ТКС металлических и полупроводниковых материалов; – о температурной зависимости сопротивления и материалах термисторов и позисторов; – о тензо- и пьезорезистивных эффектах. знать: – принцип действия, достоинства, недостатки, конструктивные модификации реостатных (потенциометрических) преобразователей; – особенности щеток реостатных преобразователей; – принцип терморезистивного преобразования; – материалы металлических и полупроводниковых терморезистивных преобразователей; – принцип действия, достоинства, недостатки тензо- и пьезорезистивных преобразователей; – характеристики сплавов, наиболее часто используемых в тензометрии; – значения коэффициентов пьезосопротивления кремния и германия. уметь использовать: – варианты реализации тензопреобразователей на основе монокристаллического кремния с ориентацией [001] для реализации в конкретных датчиках. Для успешного овладения материалом УЭ–1 следует изучить п. 2.1. учебного текста УМК (Реостатные преобразователи) и п.1.1 учебного пособия (Резистивные преобразователи).

УЭ 2 «Емкостные преобразователи. Индуктивные и трансформаторные преобразователи. Индукционные преобразователи».

Учебные цели УЭ–2 Студент должен: иметь представление: – о величине диэлектрической проницаемости полярных, слабополярных, неполярных диэлектриков и газов; – о входной и выходной величинах индуктивных преобразователей; – об основных составляющих погрешности современных индуктивных и трансформаторных преобразователей; – о законе Фарадея, как основополагающем принципе для реализации индукционных преобразователей; – об особенностях работы индукционных преобразователей на высокоомную или низкоомную нагрузку. знать: – классификацию емкостных преобразователей и принцип их работы; – конструкции и принцип работы индуктивных и трансформаторных преобразователей; – понятия коэффициентов само- и взаимоиндукции; – особенности дифференциальных схем включения индуктивных и трансформаторных преобразователей; – принцип действия различных групп индукционных преобразователей. владеть: – понятиями и методами определения чувствительности индуктивных и трансформаторных преобразователей (в т.ч. и дифференциальных). Для успешного овладения материалом УЭ–2 следует изучить учебный текст УМК (Индуктивные и трансформаторные преобразователи. Индукционные преобразователи) и материал учебного пособия (Емкостные преобразователи).

УЭ 3 «Термоэлектрические преобразователи. Струнные и стержневые преобразователи. Ультразвуковые преобразователи».

Учебные цели УЭ–3 Студент должен: иметь представление: – об эффекте Зеебека – основе для построения термоэлектрических преобразователей; – об особенностях ряда Вольта; – о законе Беккереля для термопар; – о погрешностях частотных преобразователей с управляемыми механическими резонаторами; – о скоростях звука и коэффициентах поглощения (при различных значениях температур и плотностей) в жидкостях, газах, твердых телах. знать: – основные схемы соединения термопар; – диапазоны использования термопар из различных материалов; – общие требования, предъявляемые практической термометрией к термоэлектродным материалам; – температурные диапазоны применения наиболее распространенных термопар: МК, ХА, ХК, ЖК, НХК-НКМ, Пр10/0, Пр30/6, термопар на основе благородных и тугоплавких материалов; – особенности удлинительных проводов при подключении термопар; – требования, предъявляемые к креплению струны в струнных преобразователях; – конструкции, особенности и принцип действия струнных и стержневых преобразователей; – особенности электромагнитного и электродинамического методов возбуждения колебаний механических резонаторов; – свободный и автоколебательный режимы возбуждения частотных преобразователей с механическим резонатором; – принцип действия ультразвуковых преобразователей; – особенности датчиков на основе бегущей ультразвуковой волны и со стоячей ультразвуковой волной; – применение ультразвуковых преобразователей в датчиках физических величин: термометрах, расходомерах, эхолотах и уровнемерах. Для успешного овладения материалом УЭ–3 следует изучить пп. 2.3, 2.4, 2.6 учебного текста УМК (Струнные и стержневые преобразователи. Ультразвуковые преобразователи. Термоэлектрические преобразователи).

УЭ 4 «Фотоэлектрические преобразователи».

Учебные цели УЭ–4 Студент должен: иметь представление: – о спектре оптического излучения; – о приемниках с внешним и внутренним фотоэффектом; – о пороге чувствительности кремниевых и германиевых фотодиодов; – о параметрах фототранзисторов; – о классификации и принципе работы тепловых фотоприемников. знать: – принцип действия, основные параметры и материалы фоторезисторов; – принцип действия, основные параметры и материалы фотодиодов; – режимы работы фотодиодов; – особенности работы фотодиодов: p-i-n, лавинных, гетерофотодиодов; – структуры биполярного и полевого фототранзисторов и принципы их работы. Для успешного овладения материалом УЭ–4 следует изучить п. 1.4 учебного пособия (Фотоэлектрические преобразователи).

УЭ 5 «Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП)».

Учебные цели УЭ–5 Студент должен: иметь представление: – о прямом и обратном пьезоэффекте; – о физических свойствах пьезоэлектриков; – о тензорном аппарате для описания пььезоэффеткта; – о таблицах пьезомодулей пьезоэлектрических материалов; – о значениях пьезомодулей, относительной диэлектрической проницаемости и температуры Кюри пьезоэлектриков, имеющих практическое применение; – о биморфах; – о влиянии электростатических наводок на свойства ПЭП. знать: – группы пьезоэлектриков; – электрические схемы подключения, режимы работы, частотные свойства, конструкции, применение ПЭП; – зависимость свойств ПЭП от внешних условий. владеть: – методами оценки чувствительности ПЭП. Для успешного овладения материалом УЭ–5 следует изучить п. 1.3 учебного пособия (Пьезоэлектрические преобразователи), и п. 2.7 учебного текста УМК (Пьезоэлектрические преобразователи).

УЭ 6 «Преобразователи с устройствами пространственного кодирования».

Учебные цели УЭ–6 Студент должен: иметь представление: – о погрешности неоднозначности преобразователей «угол-код»; – о преимуществах и недостатках существующих преобразователей «угол-код». знать: – входную и выходную величины преобразователей пространственного кодирования; – конструкцию дискового кодирующего устройства; – классификацию преобразователей «угол-код»; – классификацию, устройство и принцип действия контактных преобразователей «угол-код»; – конструкцию и принцип действия фотоэлектрических преобразователей «угол-код»; – конструкцию и принцип действия электромагнитных преобразователей «угол-код». владеть: – методами определения разрешающей способности одношкального преобразователя «угол-код», абсолютной и относительной погрешностей квантования; – методами проектирования конфигурации кулачковых шайб контактных преобразователей «угол-код». Для успешного овладения материалом УЭ–6 следует изучить п. 2.8 учебного текста УМК (Преобразователи с устройствами пространственного кодирования).

УЭ 7 «Гироскопические приборы и устройства».

Учебные цели УЭ–7 Студент должен: иметь представление: – об устройстве карданова подвеса, прецессии гироскопа, нутационных колебаниях гироскопа, арретирующем устройстве, торсионах; – о материалах подшипников гироскопа поплавкового астатического; – о методах устранения скорости дрейфа гироскопа. знать: – назначение и классификацию гироскопических приборов и устройств; – устройство и принцип действия трехстепенного гироскопа в кардановом подвесе; – причины возникновения ошибок в гироскопических приборах и методы их устранения; – устройство, принцип действия, особенности работы и применение: ¨ гироскопа поплавкового астатического; ¨ свободного гироскопа с одним датчиком угла; ¨ блока свободных гироскопов; ¨ гироскопа трехстепенного управляющего; ¨ вибрационного гироскопа; ¨ двухстепенного скоростного гироскопа; ¨ скоростного гироскопа с электрической пружиной; ¨ поплавкового гироскопа. Для успешного овладения материалом УЭ–7 следует изучить п. 2.9 учебного текста УМК (Гироскопические приборы и устройства).

УЭ–8 Лабораторная работа №1 «Исследование работы датчика вибрации»

УЭ–9 Лабораторная работа №2 «Исследование работы фотоэлектрических преобразователей»

УЭ–10 Лабораторная работа №8 «Исследование свойств индуктивных преобразователей»

УЭ–К Выходной контроль по модулю.

После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания: поясните принцип действия реостатных (потенциометрических) преобразователей; достоинства и недостатки реостатных преобразователей; конструктивные модификации реостатных преобразователей; от каких факторов зависит дискрет изменения сопротивления проволочного реостатного преобразователя? приведите температурные диапазоны использования основных материалов, применяемых в производстве металлических и полупроводниковых терморезисторов; приведите уравнения, описывающие работу термисторов и позисторов; приведите зависимости, связывающие характеристики образца с величиной относительной деформации; приведите зависимости связывающие относительное изменение сопротивления полупроводникового тензорезистора с пьезорезистивными коэффициентами; осуществите классификацию емкостных преобразователей; выразите величину емкости через параметры конденсатора; приведите примеры и конструктивные реализации емкостных преобразователей, основанных на преобразовании физической величины в изменение расстояния между обкладками; приведите примеры и конструктивные реализации емкостных преобразователей, основанных на преобразовании физической величины в изменение активной площади обкладок конденсатора; приведите примеры и конструктивные реализации емкостных преобразователей, основанных на преобразовании физической величины в изменение количества или состава диэлектрика между обкладками конденсатора; приведите величины диэлектрической проницаемости полярных, слабополярных, неполярных диэлектриков и газов; что является входной и выходной величинами индуктивных преобразователей? приведите конструкцию и объясните принцип работы индуктивного преобразователя с подвижным якорем; приведите конструкцию и объясните принцип работы трансформаторного преобразователя с переменной величиной воздушного зазора; приведите конструкцию и объясните принцип работы дифференциальных схем индуктивных и трансформаторных преобразователей; приведите конструкцию и объясните принцип работы дифференциального индуктивного преобразователя с четырьмя обмотками; приведите конструкцию и объясните принцип работы преобразователей с замкнутым магнитопроводом и подвижным якорем; приведите конструкцию и объясните принцип работы индуктивного и трансформаторного преобразователей с разомкнутым магнитопроводом; приведите конструкцию и объясните принцип работы преобразователя с распределенными магнитными параметрами для измерения больших линейных перемещений; приведите конструкцию и объясните принцип работы дискретного индуктивного и трансформаторного преобразователя. как определяются коэффициенты само- и взаимоиндукции? приведите уравнения, определяющие чувствительность индуктивных и трансформаторных преобразователей (в т.ч. и дифференциальных); как влияют температура и частота напряжения питания на работу индуктивных и трансформаторных преобразователей; для измерения каких физических величин находят применение индуктивные и трансформаторные преобразователи? приведите закон Фарадея, описывающий работу индукционных преобразователей; что является входной и выходной величинами индукционных преобразователей? приведите принцип работы и конструктивные схемы индукционных преобразователей с постоянным магнитным сопротивлением; приведите принцип работы и конструктивные схемы индукционных преобразователей с переменным магнитным сопротивлением; аналоговый и дискретный режимы работы индукционных преобразователей, их преимущества и недостатки; на каких резонансных частотах возможно применение индукционных преобразователей и почему? для чего производят шунтирование индукционного преобразователя? приведите принцип действия термопары; как определить ЭДС термопары, образованной проводниками А и В, если контактирование свободных концов термопары АВ осуществляется через третий проводник С? в каких случаях в измеренную термо-ЭДС термопары следует вводить поправки? приведите диапазоны применения термопар из неблагородных металлов и сплавов; приведите диапазоны применения термопар из благородных металлов и сплавов; приведите диапазоны применения термопар из тугоплавких металлов; приведите диапазоны применения термопар из графита, карбидов, нитридов, силицидов и боридов; в чем заключаются требования, предъявляемые практической термометрией к термоэлектродным материалам; приведите температурные диапазоны применения термопар: МК, ХА, ХК, ЖК, НХК-НКМ, Пр10/0, Пр30/6; приведите процентный состав наиболее распространенных термопарных материалов: копеля, константана, алюмеля, хромеля; какие термопары на основе благородных и тугоплавких материалов Вы знаете? Приведите их примеры и особенности применения; приведите особенности удлинительных проводов поэлектродной и суммарной компенсации; что является чувствительным элементом струнных и стержневых преобразователей? что лежит в основе работы струнных механических резонаторов? Приведите связь частоты поперечных колебаний струны с величиной нормальных механических напряжений в ней; от каких факторов зависит стабильность функции преобразования струнного резонатора? для чего применяют дифференциальные струнные преобразователи? Приведите примеры конструкций струнных преобразователей; конструкции упругих элементов стержневых датчиков; особенности электромагнитного и электродинамического методов возбуждения колебаний механических резонаторов; приведите структурные схемы частотного преобразователя с резонатором, работающим в режиме свободных колебаний, в автоколебательном режиме; классифицируйте составляющие погрешности частотных преобразователей с управляемыми механическими резонаторами; приведите зависимости, позволяющие определить скорость распространения звука в различных средах; особенности датчиков на основе бегущей ультразвуковой волны и со стоячей ультразвуковой волной; приведите конструкцию и объясните принцип действия ультразвукового расходомера; приведите спектр оптического излучения; достоинства и недостатки приемников с внешним фотоэффектом; приведите частотные характеристики фотодиода на основе кремния р- и n- типов; чему равен порог чувствительности кремниевых и германиевых фотодиодов? поясните особенности диодного и вентильного режимов работы фотодиодов; приведите конструкции и объясните принцип действия p-i-n, лавинных и гетерофотодиодов; что такое спектральная характеристика фотодиода? Примеры характеристик; приведите конструкции и объясните принцип действия биполярного и полевого фототранзисторов; как по способу изменения температуры классифицируются тепловые фотоприемники? охарактеризуйте прямой и обратный пьезоэффекты; объясните процесс образования зарядов в образце пьезоэлектрика; физические свойства пьезоэлектриков; приведите таблицы пьезомодулей кварца и наиболее употребительных пьезоэлектрических веществ; приведите значения пьезомодулей пьезоэлектриков, имеющих практическое применение; приведите систему уравнений ПЭП и их решения для разомкнутого и зажатого ПЭП; приведите эквивалентные схемы нагруженного ПЭП в виде генератора напряжения и генератора заряда; какой режим включения ПЭП в настоящее время наиболее употребителен? Почему? объясните зависимости сигналов ПЭП от частоты; поясните свойства динамического диапазона ПЭП; приведите конструкции ПЭП, реагирующих на силу; приведите конструкции изгибных, сдвиговых, пакетных и многослойных ПЭП; почему увеличение емкости ПЭП выгодно, особенно при использовании высокотемпературных материалов с малой проницаемостью; приведите схемы, иллюстрирующие влияние наводок на ПЭП; электростатические наводки ПЭП, методы их снижения; особенности получения механических колебаний с помощью пьезоэлектрического преобразователя, использующего обратный пьезоэффект; поясните влияние внешних дестабилизирующих факторов на свойства ПЭП; приведите примеры использования ПЭП в измерительной технике; объясните конструкцию и принцип действия дискового кодирующего устройства в преобразователях «угол-код»; достоинства и недостатки дисковых и барабанных преобразователей «угол-код»; классифицируйте наиболее распространенные преобразователи «угол-код»; что такое ламели? для чего применяются многошкальные преобразователи «угол-код», каким образом в них осуществляется взаимодействие между шкалами? как определяется время преобразования при последовательном и параллельном считывании информации преобразователей «угол-код»? какое ограничение на скорость изменения входной величины присуще преобразователям «угол-код»? приведите выражения, определяющие разрешающую способность одношкального преобразователя «угол-код», его абсолютную и относительную погрешности квантования; из-за чего возникает погрешность неоднозначности преобразователей «угол-код»? Методы ее устранения; приведите конструктивную схему и принцип действия кулачкового контактного преобразователя; особенности проектирования конфигурации кулачковых шайб контактного преобразователя «угол-код»; достоинства и недостатки кулачковых контактных преобразователей; особенности проектирования барабанных контактных преобразователей; особенности проектирования дисковых контактных преобразователей; достоинства и недостатки барабанных и дисковых преобразователей «угол-код»; приведите конструктивную схему и объясните принцип действия фотоэлектрического преобразователя «угол-код»; основные условия выбора ширины площадки единицы младшего разряда фотоэлектрического преобразователя «угол-код»; классифицируйте электромагнитные преобразователи «угол-код»; поясните конструктивную схему и объясните принцип действия электромагнитного преобразователя «угол-код»; сформулируйте требования к зазору между сердечниками катушек в электромагнитных преобразователях «угол-код»; достоинства и недостатки трансформаторных преобразователей «угол-код»; для каких целей применяются гироскопические приборы и устройства? Приведите их классификацию; дайте определение следующих понятий: гироскоп, прецессия гироскопа, нутационные колебания, арретирующее устройство, торсионы; приведите конструкцию трехстепенного гироскопа в кардановом подвесе; как определить угловую скорость прецессии и частоту нутационных колебаний трехстепенного гироскопа? поясните особенности конструкции и применения свободного гироскопа с одним датчиком угла; приведите особенности конструкции и применения блока свободных гироскопов; приведите особенности конструкции и применения гироскопа трехстепенного управляющего; для чего в гироскопе трехстепенном управляющем используют два индуктивных датчика угла и два магнитоэлектрических моментных датчика? объясните причины возникновения ошибок в гироскопических приборах и методы их устранения; приведите особенности конструкции и применение гироскопа поплавкового астатического; приведите принципиальную схему вибрационного гироскопа и его принцип действия; приведите особенности конструкции и применения двухстепенного скоростного гироскопа; приведите особенности конструкции и применение скоростного гироскопа с электрической пружиной; почему в гироскопах возникает скорость дрейфа? Приведите методы ее устранения; приведите принципиальную схему поплавкового гироскопа, объясните его принцип действия.

Дата добавления: 2015-08-13