6. Измерительные преобразователи. Структура и надежность измерительного преобразователя.

Измерительный преобразователь – тех средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований индикации или передачи.

Классификация. По принципу действия: емкостный, пьезоэлектрический, тензорезистивный, потенциометрический, термисторный, эффекты Холла, Кориолиса и др.

По виду энергии: механический, электрический, магнитный, тепловой, энергии излучения, химический.

По практическому применению: для измерения давления, температуры или расхода.

По виду измеряемой величины: электрические величины, оптические, параметры излучения, расход, давление, тепловые величины, механические (линейные и угловые перемещения).

Структура. Элементы рисунка, обознач пунктиром в активных измерительных преобразователях отсутствует. Можно рассматривать как совокупность чувствительно элемента ЧЭ и преобразующего элемента ПЭ.

ЧЭ воспринимает измеряемую величину и преобразует ее в другую физ величину. Далее ПЭ преобразует физ величину в электрический сигнал, который отражает значение измеряемой величины. Другими возможными элементами могут быть устройства формирования выходного сигнала и питания. Преобразователь подключается к источнику питания и нагрузке. Сопротивление R_вх по отношению к источнику питания с сопротивлением R_п выступает в качестве входного сопротивления. R_вых – сопротивление на выходе. Общее сопротивление цепи – сопротивление нагрузки R_н. Упрощенная схема: 1 – первичный преобразователь, 2 – согласующее устройство изменяет сигнал, усиливает или формирует его в соответсвие с требованиями выходного устройства 3.

Под надежностью понимают способность измерительного преобразователя правильно работать в условиях эксплуатации в течение определенного времени.

Внешние условия влияют как на изм преобразователь, так и на линии связи между ними. Долговечность работы преобразователя определяется временем до отказа. Причины отказа: внутренние недостатки измерительных преобразователей, неспособность работать в определенных условиях.

Долговечность компонентов на кривой. I – период выжигания, или приработки, характеризуемый тем, что отказы в течение этого периода явл систематическими отказами (конструктивными ошибками). Для из исключения – ужесточают контроль качества. II- период полезной работы, в течение которого частота отказов минимальна и постоянна, возникают только случайные отказы. III – систематические отказы вследствие износа.

7.Промежуточные преобразователи (индуктивные).

Называют элемент, занимающий в измерительной цепи место после первичного измерительного преобразователя. Основное назначение – преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи.

Классификация: электрические вх и выход, оптический вх и электрич вых, электрич вх и оптич вых, оптические вх и вых, электрич вх и механич вых, мезанич вх и электрич вых, механические вход и выход, такие же с пневматическим.

Индуктивный преобразователь. Действие их основано на изменении собственной или взаимной индуктивности катушек. Индуктивный преобразователь, используемый для измерения смещений (и тем самым давления или др) – линейный дифференц трансформатор (ЛДТ) в методе стр 19 рис 27. В основе работы ЛДТ лежит принцип изменения взаимной индукции между магнитосвязанными катушками, причем именно это изменение, а не изменение собственной индуктивности подлежит измерению.

Конструкция. На катушке преобразователя 5 из немагнитного материала (пластмассы) равномерно размещена первичная обмотка 1. Вторичная обмотка, намотанная поверх первичной, выполнена в виде вдух секций 2, 3 с одинаковым числом витков, причем эти секции электрически включены навстречу друг другу, т.е. выходное напряжение есть разность ЭДС, индуцируемых в этих секциях. Внутри катушки находится сердечник 4 из мягкого железа. Шток сердечника связан с подвижным элементом измерительного преобраз или осью указателя прибора. Дифф –трансформаторный преобраз размещается в цилиндрическом металлическом кожухе для защиты от внешних магнитных полей.

Зависимость выходного напряжения от положения сердечника. При малых смещениях напряжение на выходе ЛДТ изменяется линейно с перемещением сердечника и претерпевает изменение фазы на 180⁰, когда сердечник проходит через центральное положение, указывая на направление смещения сердечника.

«+» в нем отсутствует износ и трение движущейся части , такие системы характеризуются большим выходным сигналом при равных смещениях, а также и уменьшенными вариациями выходного сигнала при изменениях температуры, магнитного поля, напряжения и частоты питания.