Генераторные датчики.

Чувствительный элемент подключается во времязадающую цепь генератора R,L,C.

R-пьезорезистивные элементы

L- магнитнострипционные элементы

L=1.26 S*² /l_c *10^-8 гн,

Где - измеряемая магнитная проницаемость()

S- площадь поперечного сечения сердечника

l_c – средняя длина магнитного потока

- количество витков

C- мембранные датчики.

C=0.88S/a пФ

- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика,

=1.0006(для воздуха)

S- площадь обкладки в см²

А- расстояние между обкладками в мм

Резонансная частота колебательного контура

F0=1/2*L*C,

Где L- индуктивность гн

C-емкость в 0.

Датчики расхода и скорости потока.

При требованиях к точности 0.1-1%- применяются чаще всего механические датчики (лопастные датчики, турбинные датчики и др.).

Лопастные датчики.

Лопастные датчики:в трубопроводе устанавливается лопасть, поворачивающаяся вокруг оси под воздействием скоростного напора газа и жидкости на угол .

При постоянных параметрах газа либо жидкости:

1.Температура

2.Давление

3.Плотность

кV,

где к- коэффициент пропорциональности.

Угол отклонения  пропорционален скорости потока.

Расход- произведение скорости потока на площадь поперечного сечения:

W=S*V+S*/k.

При изменяющихся Tи P  и W- сложные функции =F(V,T,P)-требуется табличный пересчет с одновременными Tи P.

Турбинные датчики.

Конструкция: турбина внутри трубопровода.Скорость вращения(обмин) пропорциональна скорости потока:

= кV при постоянных Tи P.

При использовании импульсных сигналов

F=kV.

При использовании электрического генератора постоянного тока:

UвыхfkV

Расход определяется аналогично лопастному датчику.

Камерные расходомеры.

Две камеры фиксированного объема и датчики полный-пустой. Переключение клапаном на 1-ую или 2.ую камеру.

Электронные способы измерения скорости потока и расхода.

В качестве датчика применяются самонагревающийся терморезистор.Сопротивление такого резистора изменяется из-за охлаждения потоком жидкости или газа, т.е. R=f(V) при постоянных параметрах среды (T,P,).

Т ок I нагревает R до температуры T1>T2, T2- температура вне трубопровода. В этих условиях теплоотвод от R осуществляется несколькими путями:

Pl1- теплопроводность через среду потока к стенкам трубы Pl1 T1=К1* T1

Pl2- теплопроводность через механический держатель датчика Pl2 T1=К2* T1

Ps-теплопередача путем излучения Ps T1⁴(К3*T1⁴)

Pk1-теплопередача путем свободной конвекции (без обдува) Pk1Т1=К1*Т1

Pk2- теплопередача путем вынужденной конвекции(обдув) Pk2=Т1Q,

Где Q- объемный расход жидкости или газа.

В итоге теплодатчик оказывается в состоянии теплового равновесия,т.е. количество подводимой энергии равно количеству отводимой энергии:

I² R(T1)= Pl1+ Pl2+ Pk1+ Pk2+Ps

Pk2- искомое Груина.

Pl1, Pl2, Pk1, Pk2,Ps для стационарных параметров среды может быть постоянным, тогда уравнение Кинга:

I² R(T1)=( Q)(Т1-Т2),

Где ,- аппаратурные параметры.

Терморезисторный анемометр.

Терморезисторный анемометр служит для измерения потока (скорости потока газа) с терморезистором (разогрев) в качестве чувствительного элемента: измерение слабых потоков, сопротивление терморезисторов изменяется от 10к при 20С до 1к при 100С. Принимаем рабочую температуру датчика 100С (саморазогрев) .Используется терморезистор с отрицательным ТКС. По ВАХ для R=1к выбираем рабочиц ток равным 1мА, питание моста 5В стаб.

Конструкция.

При помещении датчика в трубу можно избежать воздействия боковых потоков.

Д атчики расхода.

Принцип действия аналогичен ранее рассмотренному. Для измерения расхода по электрическому принципу подходят самонагревающиеся терморезисторы с положительным ТКС на основе титаната бария.

В случае самонагревающихся терморезисторов с положительным ТКС устанавливается постоянная температура, зависящая от материала используемого терморезистора. При использовании двух терморезисторов с положительным ТКС,из которых только один подвергается воздействию потока, можно осуществитьизменение, независяящее от температуры окружающей срады.

Расход потока определяется по формуле:

Q=[1/K2*((U*I/Tn-Tc)-K1)]ⁿ ,

Где К1,К2- приборные константы,

n0.5,

U-напряжение,

I-ток,

Tn-температурная чувствительность элемента,

Tc- температура среды.

Конструкция.

Датчик направления потока.

Принцип схемного решения аналогичен.

На выходе схемы- комраратор на 3 уровня U1>0, U1<0, U1=0.

Выходная характеристика.

Дополнение.

Датчики скорости основаны на эффекте Доплера:

1.Ультрозвуковые датчики скорости потока.

2.Радиолокационные датчики перемещения обьектов.

3.Оптические датчики(высокие скорости).