26.Пєзоелектричні вимірювальні перетворювачі

Принцип дії п’єзоелектричних перетворювачів заснований на використанні прямого або зворотного п’єзоелектричних ефектів. Прямий п’єзоефект являє собою здатність деяких матеріалів утворювати електричні заряди на поверхні при прикладенні механічної напруги, зворотний – в зміні механічної напруги або геометричних розмірів зразка матеріалу під впливом електричного поля.

В якості п’єзоелектричних матеріалів використовують зазвичай природний матеріал – кварц, турмалін, а також штучно поляризовану кераміку на основі титанату барію (BaTiO₃), титанату свинцю (PbTiO₃) і цірконату свинцю (PbZrO₃). Можна використовувати і інші матеріали.

27.Індукційні вимірювальні перетворювачі

Індукційні перетворювачі працюють завдяки наявності магнітної індукції. Індукційні перетворювачі, що створюють електричні сигнали, пропорційні швидкостям поступально­го і обертового руху, показано на рис. 18.4. У обмотках 1 цих перетворювачів, при їх рухові у магнітному полі, ство­рюваному постійними магнітами 2, виникають ЕРС, про­порційні швидкостям руху цих обмоток.

29. Вибір методик виконання вимірювання. Методика виконання вимірювання (МВВ) – це Нормативно технічний документ, в якому визначена послідовність правил та операцій (виконання яких забезпечує отримання результатів вимірювання. 1) Аналіз об’єкта, умов і мети вимірювань. Формування моделі об’єкта вимірювань (формалізований опис об’єкта вимірювань, що спирається на вже відомі знання про об’єкт). 2)Вибір вимірювальних величин. Для вимірювання обираємо такі параметри і характеристики, що найбільш точно відповідають меті. 3)Визначення похибок вимірювання. Неповна відповідність об’єкту вимірювань є джерелом принципових похибок (≤10% від загальної похибки вимірювань). 30. Вибір засобів вимірювання і допоміжних пристроїв. Вибір засобів вимірювання: - Вимірювальною величиною; - методом вимірювання; - нормами точності засобів вимірювань. Крім того враховують: - Діапазон вимірювання; - умови проведення вимірювання; - експлуатаційні якості ЗВ; - вартість. Допоміжні пристрої: - Комплект ЗВ для контролю умов вимірювання; - Комплект технічних засобів для забезпечення умов вимірювання; - Комплект пристроїв і матеріалів необхідних для підготовки об’єктів вимірювання, проведення допоміжних операцій і реєстрацій та оформлення результатів.

31. Контроль умов виконання вимірювань. Нормальні умови. Нормальні умови: 1) Температура – для всіх видів вимірювання 293К / 20^ос 2) Тиск повітря – для Термофізичних, магнетичних 100 кПа / 750 мм.рт.ст. – для лінійно кутових, вимірювань маси 103,2 кПа / 760 мм.рт.ст. 3) Вологість повітря: - лінійно кутових 58% - електричних 55% - температури, щільності 65% - всі інші 60% 4)Питома вага повітря 1.2 кг/м³ 5) Прискорення вільного падіння 9.8 м/с 6) магнітна індукція

32. Підготовка до виконання вимірювань. Вибір числа спостережень. Спостереження – це операція, яка виконується при вимірюваннях і результатом якої є 1-ин відлік. Розрізняють вимірювання з одноразовим і багаторазовим спостереженнями. 1) Вимірювання з одноразовими спостереженнями поширені у виробництві, що обумовлено такими чинниками: - знищення об’єкту в процесі спостережень; - можливість знехтувати випадковими похибками; - випадкові похибки переважають але не перевищують припустиму похибку вимірювання. 2) Вимірювання з числом спостережень більше 4-х відносять до багаторазових і тоді виконують статистичну обробку результатів спостережень - вибір числа спостережень здійснюється під час розробки Методик Виконання Вимірювання. 33. Зменшення систематичної похибки методом заміщення. Метод заміщення – заміна вимірюваної величини відомою мірою – таким чином, щоб у стані і діях ЗВ не відбувається ніяких змін. Вимірювання m_x за допомогою речажних вагів:

34. Зменшення систематичної похибки методом протиставлення. Метод протиставлення – вимірювання проводиться з 2-ма спостереженнями так, щоб Не виключена систематична похибка здійснювала різні але відомі впливи на результат вимірювання:

35. Зменшення систематичної похибки методом компенсації за знаком. Метод компенсації за знаком – передбачає вимірювання з 2-ма спостереженнями які використовуються так, щоб Не виключена систематична похибка – входила до результату з різними знаками. Приклад: вимірювання Е.Р.С. Е_х за допомогою компенсатора постійного струму.

36. Зменшення систематичної похибки методом рондомізації. Передбачає таку організацію вимірювання при якій фактор, що викликає Не виключену систематичну похибку діє по різному. Приклад: Діаметр циліндра 37. Зменшення систематичної похибки методом симетричних спостережень. Метод симетричних спостережень застосовують для усунення Не виключеної систематичної похибки, що змінилася пропорційно часу.

38. Вимірювання температури. Найбільш поширені електричні пристрої для вимірювання температури: - Контактні: термометри опору з терморезисторами, термоелектричні термометри з термопарами. - Безконтактні: радіаційні, оптичні та спектральні. Для вимірювання низьких температур використовують терморезистоми і термопари. Безконтактні мають широкий діапазон вимірювання, гарно розширюються в межах області високих температур та обмеженої точності. - електричні термометри вимірювань – це терморезистор включений до вимірювальної схеми, яка в більшості випадків являє собою врівноважувальний і не врівноважувальний міст. - кварцові термометри створені з кварцового термочутливого генератора і частото метра. Контур генератора дозволяє отримати на виході електричний сигнал частота якого являється функцією температури.

39. Вимірювання тиску. Діапазон вимірювання на практиці тисків від 10^-6 Па до 10¹² Па , при частотному діапазоні до 10-ків кілогерців. Прилади, що вимірюють тиск називають манометрами, різницю тисків диференційними манометрами, розрідженість – вакуумметрами. Для перетворення тиску у переміщення використовують пружні елементи: 1) Діафрагма або мембрана – еластична пружина, що деформуеться від діючого на неї тиску (тиск перетворюється в переміщення центру мембрами. 2) Сильфон – тонка трубка призначена для перетворювання вимірюваного тиску у переміщення дна сильфона. 3) Трубчаста пружина – під дією вимірюваного тиску переміщується кінець трубки. Манометр з трубкою Бурдона Під дією Вимірювального тиску (Р) – запаяний кінець трубки буде переміщюватись односачно пересуваючи феродинамічне осереддя - це буде викликати зміну напруги.

40. Вимірювання геометричних розмірів і відстаней 41. Вимірювання механічних напружень. Найпошириніший спосіб вимірювань деформацій об’єкта. Від часток мкМ до СМ у якості перетворювача використовують тензорезистори (TR) 1) Металеві TR – відносні деформації від 0.002% до 2% *100% 2) Напівпровідникові TR – від 0.1 до 2 % 3) Навісні TR до 10% 4) Еластичні TR відносна деформація до 50% Вихідним інформаційним параметром TR є зміна опору і тому колом таких перетворювачів є мостова схема. Визначення механічних напружень в середині об’єкта здійснюється на основі розрахунків за законом Гука, вимірюючи деформацію його поверхонь.

42. Вимірювання механічних сил (моментів). Прилади для вимірювання сил називають динамометрами. Принцип дії цих приладів заснований на перетворені сили в механічне напруження елементу в наслідок чого він деформується, ця деформація перетворюється в електричний сигнал. - Первинні перетворювачі або пружні елементи бувають: стержні, кільця та балки. - Вторинні перетворювачі таких динамометрів є тензорезистори: вимірювальне коло або мостова схема: 1) похибки вимірювання 1% - 2%. 2) Для вимірювання великих сил використовують магнітопружні перетворювачі. Переваги: проста конструкція; надійність; значна потужність вихідного сигналу; Недоліком невисока точність у 3%. - П’єзоелектричні їх основою є п’єзоелемент, що перетворює силу в електричний заряд. Переваги: Висока чутливість; висока швидкість; висока точність ≤1%. Недоліки: мале значення електричного заряду; швидке стікання заряду через опір ізоляції; надзвичайно мала потужність вихідного сигналу. Вимірювання кутних моментів сил називають торсіометрами. Первинні перетворювачі торсіометрів перетворюють вимірюваний момент у деформацію пружного елементу (Вали, спіральні пружини, підвіси та розтяжки).

43. Вимірювання витрат. Головним параметром руху потоків рідин та газоподібних сумішей є витрати: - кількість речовини, що протікає через переріз трубопроводу в одиницю часу. - загальна кількість перенесеної величини (повні витрати). 1) Об’ємні витрати 2) Масові витрати Співвідношення: Діапазон вимірювання витрат розбитий на 3-ри під діапазони: 1) малі витрати – до 15*10^-4 2) середні витрати – до 0.5 3) великі витрати - > 0.5 Прилади для вимірювання витрат називають витратомірами, а для вимірювання кількості речовин лічильниками.