Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПИПиИПвСОБ / ПИПиИПвСОБ / 1Весь конспект! Бегун Анастасия 012501.doc
Скачиваний:
421
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
5.02 Mб
Скачать

2.16. Факторы окружающей среды

Условия хранения — совокупность предельных значений факторов окружающей среды, воздействующих на датчик в течение определенного промежутка времени, при которых не происходит существенного изменения его рабочих характеристик и обеспечивается поддержание его работоспособности.

Краткосрочная и долгосрочная стабильность (дрейф) — характеристики точности датчиков. Краткосрочная стабильность описывает изменения рабочих характеристик датчика в течении минут, часов и даже дней. Выходной сигнал датчика может увеличиваться или уменьшаться, что может быть выражено через величину шума сверхнизкой частоты. Долгосрочная стабильность зависит от процессов старения, которые изменяют электрические, механические, химические и термические свойства материалов датчика.

Температура окружающей среды влияет на рабочие характеристики датчиков, поэтому всегда должна приниматься во внимание. Рабочий диапазон температур — это интервал окружающих температур, задаваемых верхним и нижним предельными значениями (например, -20...+100°С), внутри которого датчик работает с заданной точностью.

Погрешность саморазогрева появляется в датчиках, нагревающихся от сигнала возбуждения настолько, что это начинает влиять на его точностные характеристики. Например, через термисторный датчик температуры необходимо пропускать электрический ток, что приводит к рассеянию тепла внутри его конструкции. При этом степень саморазогрева датчика зависит от его конструкционных особенностей и от условий окружающей среды: либо это сухой воздух, либо жидкость и т.д.

Увеличение температуры датчика относительно температуры окружающей среды можно найти при помощи формулы:

, (2.16)

где ξ, - плотность массы датчика, с — удельная теплоемкость, v — объем датчика, α - коэффициент теплопроводности (описывающий взаимосвязь датчика с внешней средой), R — электрическое сопротивление, Vэффективное напряжение на сопротивлении.

2.18. Надежность

Надежность — это способность датчика выполнять требуемые функции при соблюдении определенных условий в течение заданного промежутка времени.

3 Физические принципы работыДатчиков

Датчики являются преобразователями обычно неэлектрических физических величин в электрические сигналы. Перед тем как превратиться в выходной электрический сигнал внешнее воздействие проходит один или более этапов преобразований. Эти этапы включают в себя преобразования одного вида энергии в другой, а последнее превращение всегда заключается в формировании электрического сигнала в требуемом выходном формате. В первой главе упоминалось о двух самых распространенных типах датчиков прямого действиям составных. Датчики прямого действия непосредственно преобразуют неэлектрические внешние воздействия в электрические сигналы. Однако некоторые внешние сигналы не могут быть напрямую превращены в электрические, для этого им необходимо пройти несколько этапов преобразований. Для примера рассмотрим задачу детектирования перемещения непрозрачного объекта. Для ее решения можно использовать оптоволоконный датчик. Для работы этому датчику необходим сигнал возбуждения, источником которого служит светоизлучающий диод (СИД). Свет от СИД проходит через волоконный световод и отражается от поверхности объекта. Отраженный поток фотонов попадает на приемный световод, по которому доходит до фотодиода. Сила тока в цепи фотодиода пропорциональна расстоянию от конца световода до объекта. Из описания видно, что цикл работы такого датчика состоит из нескольких этапов преобразования электрического тока в фотоны, прохождения фотонов через преломляющую среду, отражения и обратного преобразования в электрический ток. Очевидно, что весь процесс детектирования состоит из двух ступеней преобразования энергии и управления оптическим сигналом.

Датчики прямого действия могут строиться на основе некоторых физических явлений, позволяющих в ответ на неэлектрические воздействия сразу получать на выходе электрические сигналы Примерами таких явлений являются термоэлектричество (эффект Зеебека), пьезоэлектричество и фотоэффект