4. Измерительные системы сар (датчики). Требования, предъявляемые к ним. Основные виды датчиков, достоинства датчиков, преобразующих измеряемую величину в электрические сигналы. Классификация датчиков

Датчики – осуществляют однозначное функциональное преобразование измеряемой величины в сигнал, удобный для регулирования (чаще всего в электрический сигнал).

Достоинства: 1) электрический сигнал может быть легко измерен и передан на значительное расстояние;

2) Электрический сигнал может быть легко преобразован из одного вида в другой (постоянный  переменный; переменный постоянный);

3) Метод позволяет измерять быстропротекающие процессы.

Требования к датчикам:

1) Линейность статической характеристики:

α

X_раб

X (вход)

Y (выход)

tg α = Y/X= k – передаточный коэфф. (чувствительность)

2) Минимальное влияние на результат измерения:

U_c – напряжение питающей сети;

f_с – частота питающей сети;

t⁰_окр. – температура окружающей среды.

Основные виды датчиков:

Датчики

Параметрические

Генераторные

измеряемая величина преобразуется в изменение параметров электрической цепи:

R – активное сопр.

L – индуктивн. сопр.

C – емкость

5. Датчики активного сопротивления. Тензорезисторы, принцип работы, схемы включения, методы повышения чувствительности измерений и термокомпенсации. Достоинства и недостатки, область применения

Датчики активного сопротивления – измеряемая величина преобразуется в изменение активного сопротивления. Бывают: тензорезисторы, терморезисторы, фоторезисторы, угольные и реостатные датчики.

Тензочувствительность:

A

d=25…60 мкм

A – база (5…100 мм)

= 10…10³ Ом

– коэффициент удельного сопротивления, – длина проводника (длина базы), – площадь поперечного сечения.

U_пит – напряжение питания

a-b – диаг. питания; c-d – измерит. диагональ

R₁, R₂, R₃, R_д – плечи моста

R₁ и R₃ – противоп. R₁ и R₂ – смежные плечи

При F=0 => R_д·R₂ = R₁·R₃ (равновесие моста) I=0

При F ≠0 => R_д·R₂ ≠ R₁·R₃ ; I≠0

Недостаток: результаты измерений зависят от изменения t⁰ окружающей среды и самой детали. => наклеивают второй компенсационный тензорезистор (┴ рабочему) .

При F=0 => R_д1·R₂ = R_д2·R₃ ; I=0; Для повышения чувствительности используют 2 или 4 тензометра.

R_д1 и R_д2 – в смежные плечи + термокомпенсация.

R_д1 и R_д2 – в противоположные плечи.

(Только вертикальную силу!!!, верхние и нижние включ. в против. плечи)

Достоинства: 1) Малые габариты и вес (измерения в труднодоступных местах); 2) Малоинерционны.

Недостатки: 1) Для работы необходим источник тока высокой частоты;

2) Тензочувствительность S маленькая => нужен усилитель.

2ПКП-15-75 (2-тензочувств., П-проволочн., К-константант(матер.), П-пленочное основание, 15 – база, 75 – сопротивление)

6. Проволочные терморезисторы. Принцип работы, виды градуировок, схемы включения

1 – слюдяная пластинка; 2 – провод намотки; металлический чехол.

– сопротивление при 0 ⁰С; – температ. коэфф. сопр.

– разность температур.

ТСП и ТСМ (платиновый и медный термометры сопротивления). Платина и медь – статическая характеристика близка к линейной.

Типы градуировок:

ТСП	Название гр.	Сопротив. R0, Ом	∆t, ^0C
	Гр. 20	10	от 650
	Гр. 21	46	–200 … 500
	Гр. 22	100	– // –
ТСМ	Гр. 23	51	–50 … 180
	Гр. 24	100	– // –

Схемы включения:

R_л1, R_л2 – сопротивления соединительных проводов (2,5 Ом); R_Т – сопротивление терморезистора.

Достоинства: результат измерения не зависит от изменения напряжения пит. сети, т.к. отсчет производится при токе I=0

Недостатки: 1) Схема не позволяет производить непосредственный отсчет.

2) При двухпроводной схеме результат зависит от изменения t⁰ окружающей среды.

Для компенсации температурных влияний подключение производят по 3х проводной схеме!!!

 I=0