24. Охарактеризовать индуктивные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.

Индуктивный преобразователь - преобразователь механического перемещения в изменение индуктивности.

Принцип действия: Основан на изменении индуктивности обмотки электромагнитного дросселя в зависимости от перемещения одной из подвижных частей: якоря, сердечника и других. Простейшим индуктивным преобразователем является катушка с изменяющимся воздушным зазором, его работа основана на изменении магнитного сопротивления магнитопровода путём изменения длины воздушного зазора.

Достоинства: простота и надёжность.

Недостатки: малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты тока.

25. Охарактеризовать емкостные преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.

Ёмкостный преобразователь - преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.

Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика (например сухой контакт). В простейших датчиках это обычно мультивибратор, преобразователь «частота (или скважность) - напряжение» и компаратор. Иногда, если изменение ёмкости в ответ на воздействие невелико, приходится ставить схемы на микроконтроллерах, которые занимаются автоподстройкой чувствительности и нуля датчика.

Ёмкостные датчики (преобразователи) получили широкое распространение там, где необходимо контролировать появление слабопроводящих жидкостей, например воды. Это датчики уровня жидкости, датчики дождя в автомобилях, датчики в сенсорных кнопках на бытовой технике (в живых тканях много воды) и т. п.

Существуют также ёмкостные датчики (преобразователи) уровня жидкости, широко используемые для измерения количества топлива на летательных аппаратах. Обычно датчик представляет собой пару вставленных друг в друга металлических цилиндров (иногда сложной формы, чтобы обеспечить линейность характеристики датчика при сложной форме бака), погруженных в топливо.

Принцип действия: основан на том, что ёмкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изолятора, а ε у воздуха и топлива различается (порядка 1 и 1,8 соответственно). В результате при заполнении бака топливом возрастает реактивное сопротивление датчика. Питаются ёмкостные топливомеры, как правило, от общей сети ЛА напряжением 115 В частотой 400 Гц, которое для питания датчиков понижается.

Основные преимущества: высокий порог чувствительности и небольшая инерционность.

Основные недостатки: сильное влияние внешних электромагнитных полей.

26. Охарактеризовать термоэлектрические преобразователи: устройство, принцип действия, достоинства, недостатки и применение.

Термоэлектрический преобразователь - устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

Принцип действия: основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т₁, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т₂, которое будет пропорционально разности температур Т₁ и Т₂.

Преимущества: высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С); большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C; простота; дешевизна; надёжность.

Недостатки: для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термоэлектрического преобразователя; на большой длине и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей; зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна (это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала).

Применение: Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термоэлектрические преобразователи из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие преобразователи незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.