Тема 3.1. Измерительные преобразователи

Измерительный преобразователь - техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

Это преобразование должно выполняться с заданной точностью и обеспечивать требуемую функциональную зависимость между входной и выходной величинами преобразователя.

Основные характеристики измерительного преобразователя - это

- функция преобразования,

- чувствительность,

- погрешность.

Различают номинальную функцию преобразования Y_ном = f_ном(X), приписываемую измерительному преобразователю согласно государственным стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам, и реальную (рабочую) Y_р = f_р(X), которую он имеет в действительности.

Абсолютные, относительные и приведённые погрешности измерительного преобразователя определяются по входу и выходу, так как входная и выходная величины могут иметь разную физическую природу, а также вследствие того, что часто отсутствует измерительный преобразователь, по которому можно было бы поверить рабочий преобразователь.

Классификация измерительных преобразователей

Преобразователи обычно классифицируются по принципу их работы и практическому применению.

1. По характеру преобразования различают следующие виды измерительных преобразователей:

- преобразователи электрических величин в электрические

- магнитных величин в электрические

- неэлектрических величин в электрические

По характеру преобразования измерительные преобразователи подразделяются также на аналоговые, цифровые и аналого-цифровые.

2. По месту в измерительной цепи и функциям измерительные преобразователи делят на первичные преобразователи (датчики), унифицированные, промежуточные и масштабные.

Датчик может состоять из одного или нескольких измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию.

На датчик непосредственно воздействует измеряемая физическая величина (сила, давление, уровень, температура и т.д.).

Для датчиков основными характеристиками являются:

- тип,

- диапазон измеряемой величины,

- диапазон рабочих температур и погрешность в этом диапазоне,

- обобщённое входное и выходное сопротивления,

- частотная характеристика.

Унифицированный преобразователь состоит из датчика и схемы согласования. Он преобразует измеряемую физическую величину в нормированную выходную величину, используя при этом источник энергии.

Масштабные преобразователи относятся к группе измерительных преобразователей электрических величин в электрические и предназначены для изменения значения размера физической величины в заданное число раз без изменения рода величины.

Пассивные масштабные преобразователи, работающие за счёт энергии объекта исследований.

К этой группе относятся шунты, резистивные, ёмкостные и индуктивные делители тока и напряжения, измерительные трансформаторы.

Пассивные масштабные преобразователи строятся на пассивных элементах: резисторах, конденсаторах, катушках индуктивности.

Характерным для них является то, что мощность выходного сигнала всегда меньше мощности входного.

Шунты. Чтобы в измерительный механизм прибора поступал ток I_им, меньший в n раз измеряемого тока I, необходимо использование шунта - сопротивления, подключаемого параллельно цепи измерительного механизма.