2. Измерительные схемы с термометрами сопротивления (тс)

 Устранение влияния соединительной линии.

Наличие длинной соединительной линии приводит к тому, что сопротивление, включаемое в измерительное плечо моста, больше сопротивления терморезистора. Это приводит к появлению неинформативного сигнала на выходе моста, несмотря на отсутствие применения сопротивления ТС. Для устранения этого явления применяют трёхпроводную схему включения ТС.

Трёхпроводная схема.  Является ли устранение влияния линии при трёхпроводной системе полным? Поясните свой ответ на схеме с неуравновешенным мостом.

При трёхпроводной схеме соединительные провода идут от головки ТС к: измерительной ветви, сравнительной ветви и источнику питания.

При такой схеме в случае уравновешенного моста, если сопротивления измерительной и сравнительной ветвей одинаковы, то измерение температуры соединительных проводов не вызывает погрешность при любых измерениях R_t: , если R₁ = R₀, то применение R_л не вызывает нарушение равновесия моста (при t = 0⁰).

Для неуравновешенного моста это равенство справедливо только в исходной точке (например при t = 0).

 Схема с опорным генератором тока (БНТС). В чём преимущества подобной схемы?

В отличие от мостовой схемы в этой схеме имеет место измерение не относительного применения , а его абсолютное изменение по падению напряжения. Источник тока – активный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Фактически – это 4х проводная система, и влияние линии практически отсутствует. Допускаемые R_л до 100 Ом.

Практически используется дифференциальная схема измерения:

3. Тензорезистивные преобразователи (ТР) – метрологические характеристики

 Влияние температуры и причины температурных погрешностей.

Из-за различных коэффициентов линейного расширения может возникнуть дополнительная погрешность.

Как влияет температура на величину выходного сигнала тензорезистора?

От чего оно зависит?  Выражение для величины температурных погрешностей. Конструктивные способы снижения температурной погрешности ТР.

 Схемная компенсация температурных погрешностей. В чём её сущность?

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.

4. Гальвано-магнитные преобразователи (датчики Холла)

 Принцип действия.

ГПМ основаны на физических эффектах, которые возникают в твёрдых электропроводимых телах, находящихся в магнитном поле, при движении в них заряженных частиц. Эффект Холла выражается в возникновении поперечной разности потенциалов (ЭДС Холла) на боковых гранях пластины, помещённой в магнитное поле; при этом в продольном направлении этой пластины пропускается электрический ток.

Выражение для ЭДС Холла.

В постоянном магнитном поле размещены 2 одинаковых датчика Холла, ширина которых равна ширине потоков. Питающие токи датчиков равны и направлены в противоположные стороны. В результате ЭДС Холла напряжение встречно, и при последовательном соединении датчиков

Материалы.

Ge – германий, InSb – антимонид индия, PAs – арсенофосфид, InAs – арсенид индия.

 Метрологические характеристики гальваномагнитных преобразователей (3-4).

1. Входное сопротивление R_вх определяемого как сопротивление между токовыми выходами (электродами). Выходное сопротивление R_вых – сопротивление между холловыми электродами; 2. Гальваномагнитная чувствительность: ; 3. Магнитная чувствительность: ; 4. Чувствительность по току: ; 5. Температурная чувствительность: ; 6. Остаточное напряжение – напряжение, которое возникает между Холловыми электродами при прохождении тока и отсутствием магнитного поля.

 Почему гальваномагнитные преобразователи редко используются для дискретизации угла поворота коленчатого вала в автомобильных ДВС?

 Источники погрешностей.

1. Погрешность «0», обусловленная дрейфом остаточного напряжения; 2. Погрешность линейности, которая зависит от типов преобразователей; 3. Погрешность от собственного магнитного поля, возникающего при прохождении тока через преобразователь; 4. Температурная погрешность, которая зависит от типа преобразователей; 5. Динамические свойства ГМП.

 Преимущества, недостатки, область применения.

Преимущества: 1. Малые габаритные размеры и толщина; 2. Линейная зависимость выходного сигнала от величины магнитной индукции, как следствие, высокая точность; 3. Широкий диапазон измерений; 4. Высокие динамические свойства; 5. Возможность работы в широком диапазоне температур.

Недостатки: 1. Малый кпд и, как следствие этого, низкая мощность выходного сигнала; 2. Сложная система термокомпенсации.

Область применения: 1. Импульсный режим – режим компенсации (датчик угловых отметок КВ, датчик-распредилитель системы зажигания, датчик фазы и т.д.); 2. Измерение линейных и угловых перемещений (линейный режим); 3. Измерение магнитных полей.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5

1. Погрешность измерения и погрешность средства измерения (СИ).

 Как различаются средства измерений по назначению (категории средств измерений)?

П о функциональному назначению все средства измерений разделяют на следующие группы: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные информационные системы и измерительные установки.

Укажите назначение различных категорий средств измерений.

Мера предназначена для воспроизведения физической величины заданного размера. Измерительный преобразователь предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительный прибор предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. ИИС предназначена для получения измерительной информации, её преобразования, обработки с целью представления потребителю. Измерительная установка предназначена для рациональной организации измерений.

 Что такое “класс точности”?

Обобщенной метрологической характеристикой средства измерений является класс точности, определяемый пределами допускаемых погрешностей и другими свойствами средства измерений, влияющими на точность результатов измерений.

Какая величина используется для его количественной оценки?

Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительных погрешностей, классы точности обозначают числами с и d (в процентах), разделяя их косой чертой. Для средств измерений с пределами допускаемой основной погрешности в форме абсолютных погрешностей классы точности обозначают буквами латинского алфавита или римскими цифрами.

Какие классы точности используются для средств измерений различных категорий?

Класс точности стрелочных и самопишущих приборов, как правило, обозначается одним числом, равным максимально допускаемому значению основной приведенной погрешности с, тогда как класс точности цифровых приборов, мостов и компенсаторов указывается в виде дроби c/d.

Конкретные ряды классов точности устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения.

 Способы нормирования погрешностей средств измерений (4…5).

Установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений – нормирование метрологических характеристик.

Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки):

1. функция (статическая характеристика) преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой;

2. значение однозначной или значения многозначной меры;

3. цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;

4. вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода цифровых средств измерений.

Характеристики погрешностей средств измерений:

1. характеристики систематической составляющей погрешности;

2. характеристики случайной составляющей погрешности;

3. характеристики погрешности.

Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам:

1. функции влияния;

2. изменения значений метрологических характеристик средств измерений, вызванных изменениями влияющих величин в установленных пределах.

Динамические характеристики средств измерений:

1. полная;

2. частные.

Характеристики взаимодействия средств измерений с объектом исследования и нагрузкой:

1. входное полное сопротивление;

2. выходное полное сопротивление.

Неинформативные параметры выходного сигнала средств из­мерений.