1.3.2. Раздел 1. Принципы построения измерительных устройств

[1], с. 140…145, 189…197; [2], с. 22 … 29, 32…35, 74…82;

[4], с. 44…50, 53…101, 123…153; [5]; [8]; [9]

Измерительные устройства как элементы систем управления технологическим оборудованием. Взаимосвязь измерительных устройств, приборов и систем с системами управления различного уровня в гибких автоматизированных производствах. Применение вычислительной техники для обработки результатов измерения и контроля.

Замкнутые и разомкнутые структуры измерительных приборов и систем. Активный и пассивный контроль. Функциональный и параметрический контроль. Структурные особенности средств измерений: прямого преобразования и цепей уравновешивания (статического, астатического и развертывающего). Методы повышения точности: конструктивно-технологические, структурные, алгоритмические, инвариантные и комплексные.

Измерительные преобразователи и структурные схемы их включения.

Метрологические характеристики средств измерений.

Статическая характеристика. Чувствительность, диапазон преобразования, класс точности. Чувствительность устройств с линейными и нелинейными градуировочными характеристиками.

Динамическая характеристика, динамическая погрешность. Быстродействие. Характеристики измерительных преобразователей при воздействии стандартных сигналов. Переходная функция. Амплитудночастотная и фазочастотная характеристики.

1.3.3. Раздел 2. Аналоговые первичные Измерительные преобразователи

[1], с. 328…351; [2], с. 126…196; [3], с. 3 … 5; [8]; [9]

Преобразователи механических величин в электрические. Классификация измерительных преобразователей: по физическому принципу действия, по наличию контакта с объектом измерения, по принципу выработки информации, по характеру результата измерения. Основные характеристики.

Резистивные преобразователи

Принцип действия и схемы включения: последовательная, делителя, мостовая.

Потенциометрические (реостатные) преобразователи. Устройство проволочных потенциометрических преобразователей. Зависимость градуировочной характеристики потенциометрического преобразователя от величины нагрузки. Реверсивные схемы включения.

Основы электротензометрии. Тензорезисторные преобразователи: проволочные, фольговые и полупроводниковые тензорезисторные преобразователи. Основные метрологические характеристики тензорезисторов. Температурная погрешность. Измерительные схемы с тензорезисторами. Уравнение равновесия мостовой измерительной схемы.

Электромагнитные преобразователи

Принципы действия. Зависимость изменения тока в катушке преобразователя от изменения длины и площади воздушного зазора. Индуктивные, трансформаторные и магнитоупругие. Используемый физический принцип, материалы, характеристика и конструкция.

Особенности расчета параметров. Преимущества и недостатки. Схемы включения электромагнитных преобразователей.

Мостовые схемы переменного тока. Векторные диаграммы. Процесс уравновешивания. Уравнение равновесия. Градуировочные характеристики. Частотнозависимые измерительные схемы.

Электростатические преобразователи

Принцип действия и области применения. Физические основы работы. Типы емкостных преобразователей. Градуировочные характеристики. Зависимость параметров электростатических преобразователей от внешних факторов. Измерительные схемы, их особенности; делители напряжения, мостовая и резонансные схемы. Основные требования, предъявляемые к параметрам емкостных преобразователей; достоинства и недостатки электростатических датчиков. Конструктивные особенности и характеристики емкостных преобразователей, используемых для исследования параметров машин.

Пьезоэлектрические преобразователи

Пьезоэлектрические преобразователи. Принцип действия и область применения. Пьезоэффект: прямой и обратный; материалы, используемые в пьезоэлектрических преобразователях, их свойства. Эквивалентная схема пьезоэлектрического преобразователя. Схемы включения. Выходное сопротивление и постоянная времени преобразователя. Пьезорезонансные термо-, массо-, и тензочувствительные преобразователи.

Тепловые преобразователи

Принципы действия. Условие теплового баланса. Термоэлектрические преобразователи. Применяемые материалы для термопар. Терморезисторы. Измерительные схемы включения терморезисторов. Термодиоды и термотранзисторы.

Фотоэлектрические преобразователи

Физические принципы работы, классификация по типу фотоэффекта. Системы энергетических и фотометрических величин. Основные свойства оптического излучения. Интерференция.

Источники излучения: лампы накаливания, газоразрядные, лазеры, светодиоды. Приемники света: вакуумные и газонаполненные элементы, фотоумножители, фоторезисторы. Оптроны. Измерительные схемы включения приемников света.

Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей интенсивности излучения на основе измерения светового потока, отношение двух световых потоков и разности двух световых потоков. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей на основе измерения фазовых сдвигов на частотах оптического диапазона. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей на основе измерения частоты и длины волны излучаемого оптического диапазона.