Глава 2. Измерительные преобразователи и схемы
Содержание
1.Понятие измерительных преобразователей (ИП), виды, классификация. 2
2.Функции измерительного преобразователя. 4
3.Структурные особенности приборов. 5
4.Измерительные схемы 8
4.1.Измерительные схемы с делителями тока и напряжения. 9
4.2.Мостовые измерительные схемы с гальванометром. 10
4.3.Мостовые измерительные схемы с логометрами. 12
4.4.Измерительные схемы статического уравновешивания. 14
4.5.Измерительные схемы aстатического уравновешивания. 17
4.6.Измерительные схемы развертывающего уравновешивания. 20
5.Статические характеристики приборов 22
6.Расчёт статических и динамических характеристик приборов и датчиков. 23
7.Чувствительность прибора. 26
8.Расчет характеристики прибора по структурной схеме 28
Заключение 32
Контрольные вопросы 32
Понятие измерительных преобразователей (ип), виды, классификация.
Эксплуатация летательных аппаратов в авиации связаны с получением данных о значении различных физических величин, характеризующих состояние объекта управления - механических, тепловых, химических, оптических и других величин, которые принято называть неэлектрическими.
Существует ряд способов измерения неэлектрических величин, различающихся по виду энергии сигнала измерительной информации.
Наиболее широко распространенный способ измерения- электрический . Он имеет ряд достоинств, а именно: точность, удобство в эксплуатации измерительных приборов, легкость в исполнении (проектировании, производстве), хорошо изученный математический материал, компактность измерительных приборов, возможность сопряжения с вычислительной машиной.
Измерительный преобразователь (ИП), иногда его называют датчиком, предназначен для преобразования неэлектрической величины в электрическую. Как правило, в своем составе он имеет первичный преобразователь (ПП) или чувствительный элемент и измерительную цепью.
α
код
Рис.1. Структура устройства для измерения неэлектрических величин
Упрощенная структурная схема измерительного устройства (прибора) приведена на рис.1, где:
ПП - первичный измерительный преобразователь
ИЦ - измерительная цепь
ОУ - отчетное устройство
Размещенный непосредственно на объекте ПП преобразует неэлектрическую величину Х в электрическую величину У
К первичным преобразователям (ПП) предъявляют требования воспроизводимости и однозначности характеристики преобразования У=F(Х), стабильности во времени характеристики преобразователя, минимального обратного действия преобразователя на исследуемый объект, точности, быстродействия и т.д.
Первичные измерительные преобразователи очень разнообразны по принципу действия, устройству, виду энергии входного сигнала, метрологическим и эксплуатационным характеристикам.
Существуют параметрические ПП для которых характерно то, что
сигналы, получаемые от измеряемого объекта, служат только для управления энергией постороннего источника, включенного в электрическую цепь. В данном случае основным выходным сигналом является изменение параметров электрических цепей- сопротивления, емкости, индуктивности под действием сигнала от измеряемого объекта, поэтому эти ПП называются параметрическими.
Генераторные ПП характеризуются тем, что сигналы, получаемые от измеряемого объекта, непосредственно преобразуются в электрические сигналы. При этом желаемый эффект преобразования может быть получен без использования посторонних источниковэнересь основой работы является непосредственное преобразование измеряемых сигналов различных видов в электрические сигналы (генерирование электрической энергии).
По физической природе явлений, лежащих в основе их работы, первичные преобразователи можно подразделить на:
- механические резистивные (контактные, реостатные, тензометрические)
-электростатические (емкостные, пьезоэлектрические)
-электромагнитные (индуктивные, индукционные, магнитоупругие)
-теплоэлектрические (термоэлектрические, терморезистивные)
-оптико-электрические
-атомные (ионизационного излучения, квантовые) и множество других.
Только одно перечисление групп первичных преобразователей неэлектрических величин свидетельствует о том, насколько широк круг вопросов, относящихся к измерению неэлектрических величин, и как важно унифицировать методы и средства их измерений.
На вход первичного преобразователя кроме входной величины Х действуют и другие параметры объекта и окружающей среды. В этих условиях первичный преобразователь должен избирательно реагировать только на значение входной величины и не реагировать на влияние всех остальных факторов. Задача подавления чувствительности первичного преобразователя к влияющим величинам относится к важным задачам, решаемым конструктивными и схемными методами.