2. Измерительные схемы с термометрами сопротивления (тс)

 Нормирующий измерительный преобразователь (НИП) для термометров сопротивления на базе усилителя тока с отрицательной обратной связью. Объясните его назначение и принцип его действия. Докажите, что напряжение в диагонали моста прямо пропорционально току на выходе НИП.

3. Полупроводниковые тензорезисторы

 Влияние температуры на результаты измерений с помощью полупроводниковых тензорезисторов. Какие измерительные схемы целесообразно использовать и почему?

Так как ТКС имеет +, а ТКЧ имеет знак – , то непосредственное измерение ΔR может уменьшить суммарную температурную погрешность. У кремниевых ППТР эти величины одного порядка. Поэтому вместо мостовых схем, схемы с источником тока.

 Полупроводниковые тензодатчики в составе измерителей давления и силы: конструктивная схема и классы точности.

 Области применения тензорезисторов с точки зрения возможной погрешности.

1. Непосредственное измерение на деталях, когда невозможна градуировка на объекте (силовые шпильки, блок цилиндров); широкий и неопределённый диапазон информативного параметра; сильное влияние в цепи; большое число точек , .

2. Измерение величин, которые преобразуются в деформацию УЭ; возможность градуировки на объекте .

4. Трансформаторные преобразователи

 Понятие взаимной индукции. Выражение для взаимной индукции.

Взаимная индукция – наведение ЭДС в электрической цепи при изменении потококипения, обусловленного током в другой электрической цепи. Цепи, в которых наводится ЭДС взаимной индукции называется индуктивно связанными.

Как известно, коэффициент взаимоиндуктивности представляет собой коэффициент пропорциональности между потокосцеплением вторичной обмотки w₂Ф₂ и током первичной обмотки I_{1 .} Ток катушки возбуждения I₁ связан с ее МДС F₁ законом полного токa , где w₁ —число витков первичной обмотки. Из последних равенств следует где — взаимное магнитное сопротивление.

Принцип действия трансформаторных преобразователей.

Т рансформаторный преобразователь представляет собой трансформатор, у которого под влиянием входного сигнала изменяется взаимная индуктивность, что приводит к изменению вторичного, выходного напряжения. Различают два вида трансформаторных преобразователей: с изменяющимся магнитным сопротивлением и с постоянным магнитным сопротивлением и подвижной обмоткой.

Преобразователи первого вида конструктивно аналогичны индуктивным преобразователям и отличаются тем, что вместо одной имеют две обмотки. Так, например, преобразователь (рис. 4.28,а) состоит из П-образного магнитопровода 1, подвижного якоря 2 и двух обмоток w₁ и w₂. При изменении воздушного зазора δ изменяются магнитное сопротивление R_M и взаимная индуктивность μ. При этом изменяется вторичная ЭДС _.

 Дифференциальные схемы включения.

ДТ представляет собой 2 П-образных ярма и якорь с поступательным движением, в результате которого изменяется воздушный зазор δ. По отношению к полосам одного ярма δ увеличиться, а по отношению к полосам другого уменьшится.

 Что необходимо учитывать при подключении питающих и измерительных обмоток трансформаторных преобразователей?

Первичные полуобмотки (ОВ) включены последовательно. В этом случае при перемещении якоря изменения магнитного сопротивления магнитной цепи одной из них компенсирует изменение другой. Таким образом увеличение сопротивления Z₁` ОВ компенсируется его уменьшением Z<sub>1</sub>`` в другой половине. Вторичные (сигнальные) полуобмотки (СО-1 и СО-2) включены встречно. При перемещении якоря слева направо Z<sub>1</sub> = const. (полное сопротивление ОВ), а Z<sub>2</sub>` уменьшается, а Z₁`` увеличивается, что приводит к увеличению их разности. При симметричном расположении U₂ = 0.

 Ферродинамический преобразователь угла поворота.

Этот тип ТП относится к преобразователям с постоянным магнитным потоком (и магнитным сопротивлением) и подвижной катушкой.

 Метрологические характеристики дифференциальных трансформаторов. Область применения. Преимущества перед индуктивными преобразователями. Недостатки.

1. Линейность характеристики (в широком диапазоне); 2. Высокая разрешающая способность; 3. Высокая чувствительность; 4. Использование дифференциальной схемы фактически формирует мост, который легко может быть отбалансирован; 5. Так как контур возбуждения не зависит от измерительного контура, то имеет место гальваническая развязка; 6. Возможность передачи информации с вращающегося вала.

Недостатки: 1. Сложность балансировки, вследствие наличия гармоник; 2. Наличие емкостной связи между первичной и вторичной обмотками; 3. Низкие динамические свойства.

Область применения: 1. Измерение статических перемещений; 2. Измерение углов поворота; 3. Передача угловых перемещений (сельсины); 4. Передача информации с вращающегося вала.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

1. Средства измерений

 Какие принципы преобразования (по виду естественного выходного сигнала) используются в измерительных преобразователях электрических средств измерений неэлектрических величин (2)? Укажите их достоинства и недостатки. Приведите примеры конкретных физических величин, назовите электрические параметры, в которые они преобразуются, и назовите физические эффекты, положенные в основу этих преобразований.

Как правило, в процессе измерения имеет место преобразование неэлектрической величины в электрический сигнал, который является материальным носителем информации. По виду естественного выходного сигнала ИП подразделяются на: параметрические и генераторные. Таким образом, используются 2 принципа преобразования, которые обусловлены природой физических эффектов, механических в основе измерения, что находит своё отражение в эквивалентных электрических схемах.

1 .Параметрический ИП, естественной выходной величиной которых является R, L, C. Или, если обобщить, то комплексное (полное) сопротивление электрической цепи, которые включают в себя активное R и реактивное ωL и 1/ωС. В параметрических ИП воспринимаемая от объекта неэлектрическая энергия воздействует на исток подводимой извне вспомогательной электрической энергии между её источником и выходом ИП.

Электрическая схема, непосредственно связана с параметрическим ИП, формирует его сигнал.

Т.е. указанные параметры (R, L, C) не могут быть измерены непосредственно. Для этого электрическое питание, которое позволяет измерить их косвенно. Измерения R, L, C может происходить двумя путями.

Достоинства параметрических ИП: Они отбирают очень мало энергии от объекта измерения. Обеспечивают более высокую точность и качество измерений.

Фактически это ИП косвенного преобразования.

Генераторные ИП; естественной выходной величиной, которых является ток или ЭДС В генераторном ИП происходит прямое преобразование входной энергии, воспринятой в соответствующей форме от объекта в электрическую. Таким образом они генерируют той или иной электрический сигнал путём преобразования механической, тепловой, световой или химической энергии.

Генераторные ИП, для своей работы не требуют внешнего электропитания. Но они отбирают часть энергии от объекта измерений, нагружая его.