2.4.4. Емкостные преобразователи
Емкостным преобразователем (рис. 22) является плоский кон-
денсатор, емкость которого изменяется с изменением измеряемой не- |
||||||
С |
|
|
|
|
||
электрической величины. Приборы с емкостными преобразователями |
||||||
используются для измерения малых перемещений или других меха- |
||||||
ническ х вел ч н (силы, давления), вызывающих перемещение под- |
||||||
обкладки относительно неподвижной [2,3]. |
|
|
|
|||
вижной |
|
|
|
|
||
|
б |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 22. Емкостный преобразователь трансформаторного типа: |
|
||||
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
1 – подвижная обкладка; 2 – неподвижная обкладка |
|
|||
При воздействии механической силы P подвижная обкладка 1 |
||||||
перемещается и емкость конденсатора изменяется. |
|
|
|
|||
|
|
|
И |
|
||
Изменение емкости функционально связано с приложенным |
||||||
усилием |
|
|
|
|
|
|
|
|
С = f (P). |
|
|
(13) |
|
|
|
|
И |
|||
|
2.4.5. Пьезоэлектрические преобразователи |
|
||||
Пьезоэлектрические приборы используют явления пьезоэффекта. Различают прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты. Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на поверхности некоторых диэлектриков и электрической поляризации внутри них под влиянием механических напряжений или деформаций. При снятии механического напряжения электрическая поляризация диэлектрика исчезает. Подобные диэлектрики называют пьезоэлектриками.
36
Обратный пьезоэффект заключается в том, что в пьезоэлектриках, помещенных в электрическое поле, возникают деформации. Наиболее сильно пьезоэлектрический эффект выражен у сегнетоэлектриков.
егнетоэлектрики – некоторые кристаллические вещества и по- Сляризованные керамики, обладающие аномально высокой диэлектрической проницаемостью и аномально сильным пьезоэлектрическим эффектом. Напр мер, сегнетова соль, титанат бария и фосфат аммо-
ния. На большее применение нашел кварц (SiO2), так как у него пье- |
||
ми |
||
зоэлектр |
ческ е свойства сочетаются с высокой механической проч- |
|
ностью |
высок |
изоляционными качествами, а также независимо- |
стью пьезоэлектр ческой характеристики от температуры в широких пределах. В кр сталлах кварца различают оси X и Y.
Измеряемое давление Р действует на мембрану 1 (рис. 23). |
|||
Кварцевые пласт ны 2 зажаты между металлическими прокладками |
|||
3. Средняя прокладка 3 соединена с выводом 4, проходящим через |
|||
А |
|
|
|
втулку 5 из изоляционного материала. Крышка 6 соединяется с кор- |
|||
пусом ибчерез шар 7 передает давление пластинам, благодаря чему |
|||
измеряемое давление распределяется по поверхности кварцевых пла- |
|||
стин равномерно. Кварцевые пластины расположены так, что в цепь |
|||
|
Д |
|
|
прибора подается отрицательный потенциал. |
|
|
|
|
P |
6 |
|
|
7 |
|
|
|
И4 |
||
|
|
2 |
5 |
3 |
|
И |
|
|
1 |
||
|
|
|
|
Рис. 23. Пьезоэлектрический преобразователь:
1 – мембрана; 2 – кварцевая пластина; 3 – прокладка; 4 – вывод; 5 – втулка; 6 – крышка; 7 – шарик
Величина сигнала пьезоэлектрического датчика линейно зависит от давления. Данные датчики отличаются малыми габаритами,
37