Лекция 13
Автоматизация измерений различных физических величин может быть успешно осуществлена только при наличии современных технических средств, к которым следует отнести датчики, реле, усилители; исполнительные устройства, автоматические регуляторы и другие приборы.
Для автоматического управления и регулирования различными производственными процессами нужно измерить, а затем поддерживать в определенных пределах или изменять согласно технологии процесса какую-либо физическую величину. Например, для измерения неэлектрической величины ее необходимо прежде преобразовать в другую величину, удобную для усиления, передачи на расстояние, хранения и т.д. Чаще всего эти неэлектрические величины преобразуются в электрические, пневматические или гидравлические величины, пропорциональные неэлектрической величине. Указанные измерения и преобразования осуществляют с помощью датчиков (преобразователей).
Датчики представляют собой чувствительные элементы, предназначенные для измерения неэлектрических физических величин и преобразования их в физические величины другой физической природы, более удобные для усиления, хранения и передачи. В автоматизации процесса измерения датчик предназначен воспринимать и преобразовывать параметр, характеризующий протекание технологического процесса. Величина, воспринимаемая и контролируемая датчиком, называется входной величиной. Величина, преобразованная датчиком, называется выходной величиной.
Свойства датчика определяется в основном:
Статической характеристикой, представляющей собой зависимость изменений выходной величины у от изменений входной величины х у=f(х).
Статическая характеристика датчика может быть задана в виде формулы (аналитически) или в виде графика (графически). Статическая характеристика датчика аналоговая, т.е. непрерывному изменению входной величины соответствует непрерывное изменение выходной величины.
Чувствительность S, представляет собой отношение приращения выходной величины датчика ∆у к приращению его входной величины ∆х,
.
Понятие «чувствительность» не идентично понятию «порог чувствительности».
3. Порог чувствительности - наименьшее значение входной величины датчика, которое способно вызвать едва заметное, но которое уже возможно проконтролировать изменение выходной величины.
4. Инерционность показывает, насколько быстро выходная величина датчика реагирует на изменение его входной величины.
Различают более сложные конструктивные разновидности основной конструкции датчиков называемые дифференциальными и компенсационными.
В дифференциальных датчиках два однотипных датчика включаются своими выходными обмотками последовательно и встречно, при этом выходные сигналы сравниваются между собой, а внешние воздействия компенсируют друг друга.
Компенсационные датчики являются дальнейшим развитием дифференциальных датчиков. В компенсационных датчиках автоматически сравнивается измеряемая величина с эталонной.
В зависимости от того, в какую физическую величину датчик преобразует измеряемый импульс, определяется и содержание автоматических устройств: на электрической, пневматической и гидравлической основе.
Рассмотрим некоторые типы датчиков, наиболее часто встречающиеся в современной промышленности.