Глава 4. Компоненты иис.

4.1. Пип (датчики)

В настоящее время существуют датчики для всех физических величин. Различают датчики генераторного типа (пассивные), когда выходной величиной является ток, напряжение или электрический заряд, и параметрические (активные), когда выходной величиной является параметры электрической цепи (активное сопротивление, емкость, индуктивность).

Также датчики классифицируются:

1. В зависимости от вида входной измеряемой величины:

1. электрические (зарядов, токов, напряжений)

2. датчики механических перемещений (линейных, угловых)

3. Пневматические (давления, газа)

4. расходомеры (количества, расхода веществ)

5. Датчики скорости, усилия, ускорения (механического напряжения)

6. давления

G. температуры

и др.

2. По виду выходной величины, в которую преобразуются входная величина:

   1. Датчики постоянного тока

   2. Датчики амплитуда переменного тока

   3. Датчики сопротивления (активного, индуктивного, емкостного)

3. по принципу действия:

   1. Омические

   2. Реостатные

   3. Фотоэлектрические

   4. Индуктивные

   5. Емкостные и др.

4. По функциональному назначению:

   1. Индикаторные

   2. Измерительные

   3. Комбинированные

5. По методу преобразования физической величины.

6. По характеру изменения выходного сигнала

Существуют и другие виды классификации датчиков.

Виды датчиков изучить самостоятельно, пользуясь классификацией по виду входной величины и по принципу действия (литература [2](Рубичев), [3](Раннев); лучший источник –

Датчики: Справочное пособие / Под общ. ред. В.М. Шарапова, Е.С. Полищука. Москва: Техносфера, 2012._ 624 с.

В свободном доступе данный источник не найден (есть сайт, где выложены первые 54 стр http://www.technosphera.ru/files/book_pdf/0/book_320_702.pdf )

ПРИМЕР:

1) Датчики электрических величин.

Используются редко, так как измеряемые электрические величины могут подаваться непосредственно на ВИП. К простейшим электрическим датчикам можно отнести: шунты, используемые при измерении силы тока, делители, используемые для измерения напряжения.

Физические явления и эффекты на которых основана работа датчиков:

• Пьезоэффект

• Тензоэффект

• Эффект Зеебека

• Эффект Томсона

• Фотоэффект (внешний, вентильный)

• Эффект Холла

• Эффект Доплера

• Явление электромагнитной индукции

• Магнитострикция

• Некоторые виды люминесценции

и др.

Характеристики датчиков делятся на 2 группы:

-Преобразовательные

-Метрологические

1) Преобразовательные характеристики устанавливают связь между входной и выходной величинами. К ним относятся: функции преобразования (градуировочные хар-ки), коэффициенты преобразования, чувствительность, порог чувствительности, диапазон преобразования.

Метрологические характеристики нормируют точностные параметры средств измерения.

Точность измерений является качественной характеристикой, которая определяет близость результата измерения к истинному значению измеряемой величины. Для оценивания качества измерений используют негативную характеристику - погрешность измерения.

Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного

значения измеряемой величины.

Погрешности датчиков классифицируются

По способу выражения:

-Абсолютные

-Относительные

-Приведенные

По характеру проявления:

-Систематические

-Случайные

В зависимости от условий работы:

-Основные

-Дополнительные погрешности

Основная погрешность — это погрешность, свойственная преобразователю

при нормальных условиях его применения. Понятие «нормальные условия»

оговаривается в стандартах и в технической документации на преобразова-

тель.

Дополнительная погрешность возникает при выходе значений влияющих факторов за оговоренные в технической документации пределы.

Методические погрешности обусловлены неточностью методов измерения.

4.2. ВИП

Основной функцией ВИП является преобразование информации, выдаваемой ПИП в напряжение, подаваемое на АЦП

ВИП характеризуются теми же показателями, что и ПИП (функция преобразования, погрешности).

Кроме того, появился специальный показатель - требования к источнику питания. Поскольку качество питающего напряжения существенно влияет на качество выполнения преобразователями своих функций.

Основные виды ВИП:

-Операционные усилители

-Делители напряжения

-Мостовые схемы

-Фазометры

-Частотомеры

Необходимость в операционном усилителе возникает в том случае, когда сигнал, поступающий с ПИП недостаточно велик для аналого-цифрового преобразователя.

Здесь должна быть структурная схема операционного усилителя.

Если датчик генераторного типа выдает ток, то ВИП преобразует выходной ток в напряжение и при необходимости усиливает его.

Для преобразования сопротивления (индукции, емкости) в напряжение используются делители напряжения (наборы сопротивлений, потенциометры (резисторы с плавным изменением сопротивления)) и мостовые схемы.

Принцип измерения с помощью мостовой схемы основан на взаимной компенсации (сравнении) сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. Различают мостовые схемы постоянного и переменного тока.

Емкости и индуктивности могут измеряться мостами только переменного тока.

Активные сопротивления измеряются мостами как постоянного так и переменного тока.

Мостовые схемы переменного тока более помехоустойчивы.

В качестве ВИП используется частотомер, если выходной величиной ПИП является частота переменного тока.

Работа частотомера основана на зависимости полного сопротивления от частоты.

Реактивное сопротивление в ВИП может преобразовываться в сдвиг фазы

синусоидального сигнала, который затем измеряется фазометром.