1.Понятие «датчик». Классификация датчиков. Общие свойства датчиков. Основные требования к датчикам. Миниатюризация датчиков.

Датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.

Класификация

Активные (генераторные)

Пассивные (параметрические)

Общие свойства датчиков.

На датчик могут одновременно воздействовать различные физические величины (давление, температура, влажность, вибрация, магнитные и электрические поля и т.д.), но воспринимать он должен только одну величину, называемую естественной измеряемой величиной А [10].

Функциональную зависимость выходной величины В датчика от естественной измеряемой величины А в статических условиях, выраженную аналитически, таблично или графически, называют статической характеристикой датчика.

Статическая чувствительность представляет собой отношение малых приращений выходной величины к соответствующим малым приращениям входной величины в статических условиях. По определению статическая чувствительность равна S= dB/dA или, переходя к пределу, будем иметь

Чувствительность датчика -- это, как правило, именованная величина с разнообразной размерностью, зависящей от природы входной и выходной величин. Например, для датчика давления крови размерностью чувствительности является отношение мкВ/мм.рт.ст. Понятие чувствительности можно распространить на динамические условия работы. При этом под

чувствительностью подразумевают отношение скорости изменения выходного сигнала к соответствующей скорости входного сигнала

Под порогом чувствительности датчика понимают минимальное изменение измеряемой величины (входного сигнала), вызывающее изменение выходного сигнала. Наиболее характерным показателем качества датчика является полный диапазон датчика, выражаемый отношением

где Xн -- естественный предел измерения; Δо -- порог чувствительности датчика.

Основные требования к датчикам

Основные требования следующие: 1) отсутствие воздействия на функционирование организма человека; 2) необходимые чувствительность и точность; 3) высокая перегрузочная способность (отношение предельно допустимого значения входной величины к номинальному ее значению);

4) устойчивость к химическим и биологическим воздействиям измеряемой 18

и окружающей сред; 5) направленность действия (малое влияние нагрузки в выходной цепи датчика на режим входной цепи); 6) малая чувствитель-

ность к неизмеряемым параметрам и компонентам полей (электрических, магнитных, гравитационных, радиационных и др.); 7) унифицированность и взаимозаменяемость; 8) малая масса и габаритные размеры; 9) эконо- мичность и технологичность производства.

Миниатюризация датчиков.

Правильно выбрать тип чувствительного элемента в соответствии с требованиями к характеристикам датчика, обеспечивающим достаточно высокое отношение сигнал -- шум.

Согласовать чувствительный элемент с упругим элементом с выбором и расчетом оптимальной конструктивной схемы по чувствительности. Умело выбрать материал основных деталей датчика (упругий элемент, рабочая камера, корпус и т.д.) с обеспечением минимального гистерезиса, старения и температурной чувствительности. Всегда желательно, чтобы коэффициенты линейного расширения материалов были малы по величине и близки по значениям.

Заложить в конструкцию датчика возможность использования современных методов создания герметичных и вакуумплотных неразъемных соединений между металлическими и неметаллическими деталями (рельефная электросварка, плазменная сварка, применение галлиевых сплавов для пайки, спекание на эмали, вакуумная сварка и т.д.).

Стремиться конструировать детали, изготовляемые без снятия стружки.

Правильно выбрать защитные покрытия.

Правильно выбрать типы электроэлементов и способы электросоединений.

Стремиться получить в конструкции высокие компоновочные характеристики и обеспечить максимально возможное значение коэффициента заполнения по объему Кv зап.

Всегда при конструировании представлять проектируемый датчик в действии, в реальных окружающих условиях.