Емкостные датчики

 

c = 0,088·(E·S/d)

c – емкость

d – расстояние между пластинами

S – эффективная площадь пластины

E – относительная диэлектрическая проницаемость между пластинами

В общем случае емкостные датчики представляют собой конденсатор, емкость которого может изменяться или при изменении среды между пластинами, или при изменении эффективной площади, или изменения расстояния между пластинами.

∆c/c – относительное изменение емкости

∆d/d – относительное расстояние между пластинами

Достоинства: простота конструкции, небольшие размеры и масса, высокая чувствительность, отсутствие подвижныхэлектроконтактов.

Недостатки: Низкий уровень сигнала, значительное влияние температуры и влажности окружающей среды на емкость датчика, источник питания должен иметь напряжение высокой частоты.

26 Генераторные датчики. Принцип действия. Область применения.

1.термопара (применяется для измерения температуры). Принцип действия основан на использовании эффекта возникновения ЭДС, при нагревании контактной пары из 2 разнородных металлов. Состоит из двух термо электродов из разных металлов, одни концы спаяны и место спая помещается в область контролируемой температуры, дапазон измерительных темп.зависит от свойств металлов, используются тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, можно контролировать температуру до 20000с. максимальное значение выходного напряжения до 50 Мв. Недостаток: большаяинерцианальность (несколько сек.)

2. пьезо электрический датчик. Изготавливается из кварцевой пластины на противоположные стороны которой напыляются электроды с выводами. При сжатии пластины на ее поверхности образуются электрические заряды, величина заряда пропорциональна сжимающей силе. Применяется: для изменения давления и вибрации. Достоинства: безинерционность.

3.фотодиоды и фототранзисторы. В работе датчиков используется явление фотоэффекта. Достоинства: высокая чувствительность, малые размеры и отсутствующие механические связи с измеряемым объектом. Недостаток: большая зависимость характеристик датчика от температуры окружающей среды.

27 Мостовая цепь

мост электрический, электрический Четырёхполюсник, к одной паре зажимов (полюсов) которого подключен источник питания, а к другой — нагрузка. Классическая М. ц. состоит из четырёх сопротивлений, соединённых последовательно в виде четырёхугольника (рис.), причём точки а, b, c и d называются вершинами. Ветвь, содержащая источник питания UП, называется диагональю питания, а ветвь, содержащая сопротивление нагрузки ZH — диагональю нагрузки или указательной диагональю. Сопротивления Z1, Z2, Z3 и Z4, включенные между двумя соседними вершинами, называются плечами М. ц. Диагонали М. ц., как мостики, соединяют две противолежащие вершины (диагональ нагрузки, например, ранее так и называлась — мост). Схема, представленная на рис., известна в литературе как четырёхплечий мост, или мост Витстона (Уитстона).

28Изменения сопротивления тензорезисторов в процессе испытаний весьма малы (тысячные доли ома). Для измерения столь малых колебаний сопротивления применяют в большинстве случаев мостовые измерительные схемы (рис. 22).

а б

Рис. 22. Измерительные мости: а - схема моста Уитстона; б - мост с реохордом;

R₁, R₂, R₃, R₄ - сопротивления, включенные в плечи моста; r₁ и r₂- сопротивление реохорда

Во внешние плечи моста включены «рабочий» тензорезистор с со­противлениемR₁ воспринимающий наблюдаемые деформации, и «компен­сационный» тензорезистор с сопротивлением R₂ = R₁, помещаемый в оди­наковых с ним температурных условиях в непосредственной близости от рабочего, но не подверженный воздействию измеряемых деформаций. Во внутренние плечи включены тензорезисторы с сопротивлениями R₃ и R₄ , помещаемые в регистрирующем приборе и связанные с рабочим и компен­сационным тензорезисторами электропроводами. Как известно, мост будет сбалансирован (т.е. ток в его измерительной диагонали bd будет равен ну­лю) при условии

R₁∙ R₄= R₂∙ R₃ ()

Возможны два метола измерений:

1) метод отклонений (называемый также «методом непосредствен­ных отсчетов»), когда изменение сопротивления ∆R₁рабочего тензорезистора определяется по силе тока, возникающего в измерительной диагонали ранее сбалансированного моста.

2)нулевой метод (более совершенный), при котором относительные изменения сопротивления ∆R₁/ R₁ определяют балансировкой моста с по­мощью включенного в цепь (рис.22б) реохорда тп изменением отноше­ния сопротивлений r₁/r₂.Этот метод является основным при статических испытаниях.

В настоящее время разработано большое количество различных си­стем коммутаторов, которые позволяют последовательно присоединять к отсчетному устройству большое количество (до нескольких сот) тензорезисторов.

Вес это, а также дешевизна, крайне малый вес, малые габариты тензорезисторов и возможность крепления (приклейки) в любых точках исследуемой конструкции, обусловливают широкое их применение на практике.