1.3 Методы измерительных преобразований
Состав суммарной погрешности преобразования во многом зависит от применяемой структуры преобразования, т. е. способа соединения между собой используемых преобразователей. Методы построения измерительных преобразователей делятся на два основных класса: метод прямого преобразования и метод уравновешивающих преобразователей.
Метод прямого преобразования характеризуется тем, что все преобразования информации производятся только в одном, прямом направлении – от входной величины Х через посредство одной цепи измерительных преобразователей П1, П2 к выходной величине Yвых (рис. 1.3, а). Y1,Y2… – промежуточные выходные величины преобразователей. Результирующая чувствительность всего канала определяется произведением чувствительностей всех составляющих его преобразователей, а результирующая погрешность канала в равной мере определяется погрешностями всех преобразователей.
Метод уравновешивающих преобразователей характеризуется тем, что используются две цепи преобразователей (рис. 1.3, б): цепь прямого преобразования, состоящая из преобразователей К1, К2.., и цепь обратного преобразования, состоящая из преобразователя β. Метод уравновешивания отличается тем, что с помощью цепи β создается величина Ху, однородная с входной преобразуемой величиной Х и уравновешивающая ее, в результате чего на вход цепи К поступает только небольшая часть входной преобразуемой величины Х, и цепь служит лишь для обнаружения степени неравновесия.
Рис. 1.3. Схемы построения измерительных преобразователей:
а) метод прямого преобразования; б) метод уравновешивания
2 Резистивные преобразователи
Резистивными называются преобразователи, в которых входная неэлектрическая величина Х преобразуется в изменение электрического активного сопротивления R. Последнее может быть вызвано различными эффектами в преобразующем элементе, например нагреванием или охлаждением, воздействием светового потока (как в фотопроводящих преобразователях), увлажнением, осушением, механическим перемещением контактной щетки реостата. R = f (Х) – функция преобразования резистивного преобразователя.
2.1 Контактные преобразователи длины
Контактные преобразователи – это измерительные преобразователи неэлектрических величин, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Входной величиной является перемещение.
Имеется два электрических контакта 4 и 5 (рис. 2.1), замыкание которых происходит в функции измеряемого перемещения – изменения размера изделия 1. При увеличении размера изделия шток 3 переместится в направляющих 2 и укрепленный на нем контакт 4 войдет в соприкосновение с контактом 5. При этом сопротивление между контактами 4 и 5 изменится от бесконечности до малого значения, определяемого значением контактного сопротивления.
Рис. 2.1. Схема контактного преобразователя
Достоинства: простота конструкции, высокая надежность, малая масса, малые габаритные размеры. Недостатки: погрешность контакта, зависимость сопротивления от нескольких входных величин, недостаточная стабильность. Такие преобразователи широко используются для контроля деталей. Погрешность срабатывания контактных преобразователей находится в пределах 1 – 2 мкм [5].