2. Погрешности контактных методов измерения температур

 Погрешности, вызванные лучистым теплообменом: математическая модель, влияющие факторы (4),

 способы уменьшения влияния (4-5).

 В каком случае погрешность от излучения будет выше: при измерении температуры газов или температуры жидкостей? Почему?

3. Тензорезистивные преобразователи (ТР) – метрологические характеристики

 Назовите основные метрологические характеристики тензорезисторов (5-6).

1. Коэффициент тензочувствительности материала; 2. Функция влияния температуры на чувствительность и температурные характеристики; 3. Несовершенство связующего; 4. Поперечная чувствительность; 5. Механический гистерезис ТР; 6. Нелинейность характеристики.

 Влияние температуры и причины температурных погрешностей.  Как влияет температура на величину выходного сигнала тензорезистора? От чего зависит это влияние?  Выражение для величины температурных погрешностей.

Из-за различных коэффициентов линейного расширения β_д > β_п может возникнуть дополнительная погрешность: . С другой стороны из-за увеличения температуры ТР происходит изменение его активного сопротивления: . Суммарное изменение: . В ТР возникают механические напряжения при отсутствии деформации. Поэтому необходимо вводить термокомпенсацию.

 Конструктивные способы снижения температурной погрешности ТР.

4. Фоторезисторы (ФР)

 Принцип действия, устройство, материалы. Механизм фотопроводимости.

Чувствительный элемент преобразователей с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов) выполнен в виде пластинки, на которую нанесен слой полупроводникового фоточувствительного материала. В качестве фоточувствительного материала обычно используется сернистый кадмий, селенистый кадмий или сернистый свинец.

Электропроводность полупроводниковых материалов обусловлена возбуждением электронов в валентной зоне и примесных уровнях. При возбуждении электроны переходят в зону проводимости; в валентной зоне появляются дырки. При освещении возбуждение электронов увеличивается, что вызывает увеличение электропроводности. Красная граница фоторезисторов находится в инфракрасной области, например, для сернисто-свинцовых λ_гр = 2,7 мкм. При небольших освещенностях преобразователя число возбужденных светом электронов пропорционально освещенности, его электрическая проводимость где I_ф — фототок; U — напряжение, приложенное к преобразователю, также пропорционально освещенности.

При больших освещенностях пропорциональность нарушается. Типичная зависимость фототока от освещенности приведена на рис. 4.46,а. Чувствительность фоторезисторов определяется кратностью изменения их сопротивления. Для некоторых типов она достигает значения где R_T — темновое сопротивление, т. е. сопротивление неосвещенного преобразователя; R₂₀₀ — сопротивление при Е = 200 лк. ВАХ фоторезисторов линейна (рис. 4.46,б), т. е. их сопротивление не зависит от приложенного напряжения. Инерционность характеризуется постоянной времени τ. У сернисто-кадмиевых преобразователей г лежит в пределах 1—140 мс, у селенисто-кадмиевых — 0,5—20 мс.

Фоторезисторы имеют высокую чувствительность. Однако их сопротивление зависит от температуры подобно сопротивлению термисторов. Для уменьшения температурной погрешности они включаются в смежные плечи моста.

 Метрологические свойства и характеристики ФР (4-5). Чем определяется реальное быстродействие ФР и от чего зависят динамические свойства ФР? Достоинства и недостатки.  Области применения. Схемы включения в релейном режиме. Дифференциальные и мостовые схемы. Схема для анализа состава газов.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14

1. Оценка динамических погрешностей методом колебательного входного сигнала

 Выражения для входной величины и выходного измерительного сигнала.

_{При подаче на вход СИ или ИП гармонического воздействия} на выходе в установившемся колебательном режиме также будет (в частном случае) гармонический сигнал

 Уравнение динамики измерительного преобразователя и вид его общего решения.

Наиболее полно динамические свойства СИ могут быть описаны, если известно уравнение динамики ИП. В большинстве случаев уравнение движения ИС описывается линейным дифференциальным уравнением 2ого порядка. Рассмотрим его применительно к механической системе (1). Где – сила инерции; – сила сопротивления; – восстанавливающая сила.

где n – коэффициент затухания, с^-1; k – круговая частота незатухающих колебаний, рад/с (при n = 0).

(2). В таком виде это уравнение пригодно для описания любых систем (не только механических, но электрических, пневматических и др.)

Общее решение этого уравнения: (3). Где А₁ – начальная амплитуда и фазовый сдвиг; – круговая частота затухающих колебаний, рад/с.

 Понятия амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик” (АЧХ и ФЧХ).

Зависимость , называется АЧХ. Зависимость , называется ФЧХ. Вид этих характеристик зависит от величины внутреннего трения в системе.

Их вид при большом и малом внутреннем “трении” в измерительной системе.

 Понятие “частота собственных колебаний” и “рабочий диапазон частот”.