3. Измерительные схемы с тензорезисторами. Измерение деформаций

 Величина выходного сигнала, исходя из допустимой величины тока.

Мостовая схема измерений: её назначение. К какому методу измерений относится мостовая схема?

Мостовая схема – разновидность метода уравновешивания. Погрешность определяется только точностью ОС. Цель – непосредственное измерение ΔU при исключении постоянной составляющей напряжения.

 Чувствительность моста с одним рабочим плечом по сравнению с чувствительностью единичного тензорезистора.

 Условие равновесия моста. Выражение для величины напряжения в измерительной диагонали для измерительного моста с одним рабочим плечом.

Погрешность нелинейности.

Несовершенство упругих свойств связующего и основы может также привести и к искажению функций преобразований. Степень искажения можно оценить, считая, что при отсутствии влияния упругих свойств связующего функция преобразования будет линейной .

4. Емкостные преобразователи

 Принцип действия. Выражение для ёмкости.

Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор, электрические параметры которого изменяются под действием входной величины.

Конденсатор состоит из двух электродов, к которым подсоединены выводные концы. Пространство между электродами заполнено диэлектриком. При изменении взаимного положения электродов или при изменении диэлектрической проницаемости среды, заполняющей межэлектродное пространство, изменяется емкость конденсатора.

В качестве емкостного преобразователя широко используется плоский конденсатор. Его емкость определяется выражением , где d — расстояние между электродами; А — их площадь; ε₀ — электрическая постоянная; ε — относительная проницаемость диэлектрика.

Изменение любого из этих параметров изменяет емкость конденсатора.

Методы изменения емкости (что именно является мерой и в каких случаях?).  Характеристики. Методы повышения линейности характеристик.

Если информативным параметром является площадь А перекрытия обкладок контролируемой средой с диэлектрической проницаемостью ε_с, то выражение имеет вид: , где ε_с, ε_г – диэлектрические проницаемости газовой среды и контролируемой среды; А_с, А_г – площади перекрытия обкладок соответственно в газовой и контролируемой среде.

Если информативным параметром является d или ε, формула имеет вид: , где L – полная длина обкладок датчика; r₁ – наружный радиус внутренней обкладки.

Если информативным параметром является площадь перекрытия обкладок средой с диэлектрической проницаемостью ε_с, то формула имеет вид: , где L_c и L_г – длины части обкладок, расположенных соответственно в газовой и контролируемой средах, с диэлектрическими проницаемостями ε_с и ε_г.

Емкостные преобразователи работают в основном в области слабых электромагнитных полях, которые характеризуются: диэлектрической проницаемостью и электрической проводимостью. По этим свойствам диэлектрики делятся на полярные и неполярные.

 Области применения.

1. Измерение перемещений и величин, преобразуемых в перемещения; 2. Измерение уровня жидких сред; 3. Преобразование углового перемещения в заданную функциональную периодическую функцию; 4. Измерение несплошности сред; 5. Косвенная оценка состава газовой среды; 6. Определения влажности среды или наличия влаги в среде.

 Особенности условий включения ёмкостных преобразователей в электрическую цепь. Влияющие факторы.

При включении ЕП в измерительную цепь изменение ёмкости преобразуется: либо в измерение тока или напряжения; либо в изменении частоты синусоидального тока. Хотя допускаемые напряжения питания для ЕП довольно велики, их значения ограничиваются возможностями реализации измерительной цепи. Таким образом высокое внутреннее сопротивление и уменьшение мощности на выходе требует тщательного монтажа схемы, чтобы уменьшить влияние паразитных емкостей, а также согласовать выходные сопротивления ЕП с внутренними сопротивлениями схемы. Основной трудностью реализации таких схем является их защита от наводок. Для этой цели применяют экранирование как самих ЕП, так и соединительных проводов. Кроме этого появляется дополнительная элемент нестабильности, вызванный флуктуациями ёмкости кабеля из-за изгиба, вибрации, влажности, что вносит дополнительную погрешность в информативный сигнал.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9

1. Дифференциальные схемы включения измерительных преобразователей

Дифференциальной называется схема, содержащая два канала с последовательным соединением преобразователей (каждый из которых имеет последовательные соединения ИП).

. Назначение.

Выходные величины каждого из каналов подаются на 2 входа вычитающего устройства. Выход вычитающего преобразователя представляет собой нечётную функцию разности двух входных сигналов.

 Влияние на аддитивную и мультипликативную погрешности.

1й тип ДС. При полной идентичности каналов колебания не отражаются на величине выходного сигнала (АП). На МП это влияние не отражается.

2й тип ДС. Вследствие идентичности каналов, АП компенсируется. Абсолютная МП увеличивается, а относительная остаётся постоянной.

Случаи полной и частичной линеаризации статической характеристики преобразователя. Дифференциальные схемы линеаризации:  квадратичной зависимости (вывод выражения) и  гиперболической зависимости (вывод выражения для линеаризации в рабочей точке).