43Датчики ускорения (акселерометры).

Используются для измерения узлов наклона, сил инерции ударных нагрузок.

В состав любого акселерометра входит элемент движение которого отстаёт от движения корпуса.

В интегральном исполнении изготавливаются аксилерометры 3-х типов:

1. Пьезоплёночные;

2. Объёмные;

3. Поверхностные;

Пьезоплёночные

В результате деформации многослойной полимерной пьезоплёнки возникает пьезоэфф. т.е. разность потенциалов. На кристалле также выполняется усилитель сигнала.

Недостатки: плохая повторяемость характеристик, чувствительность к изменению температуры, возможность регистрации только динамических ускорений.

Объёмные

Состоит из 2-х пластин кремния и инерционной массы располагаемой в углублении одной из пластин.

Пьезорезисторы включены в мостовую схему. При перемещении инерционной массы балки с пьезорезистор. деформ. и мост дисбалансируется и на выходе появляется напряжение 50-100мВ.

Основной недостаток: большой размер, сложность в производстве.

Поверхностные

Представляют собой дифф. ёмкостную структуру с воздушным диэлектриком, вырезанную из плоской кремниевой плёнки толщиной 2 микрона, располагаемую на поверхности кристалла.

При смещении инерционной массы изменяется расстояние между подвижной и неподвижными арками и соотв. изменяются ёмкости этих конденсаторов.

Достоинства: малые размеры, встроенная схема обработки, наличие системы самотестирования, часть ячеек включены в эту систему и не участвуют в формировании полезной информации, возможность простой настройки на различные ускорения, способны контролировать наклон.

44Датчики уровня (контактные, бесконтактные).

Д. у. предназначены для определения уровня содержимого в закрытых и открытых резервуарах (жидкости, газы, сыпучие мат-лы).

- Контактные (поплавковые). Предназначены для выдачи электрического сигнала от уровня жидкости или от уровня раздела 2ух несмешивающихся жидкостей.

Буйковые.

Применяются в открытых сосудах. Буёк погружен в жидкость и неподвижен. На него действует выталкивающая сила.

Гидроскопические.

Давление пропорционально глубине.

P1=P0+ρgh1

P2=P0+ρgh2

Ёмкостные.

Основаны на различии диэлектрич. проницаемости воздуха и жидкости.

- Бесконтактные.

Акустические.

Отражение ультразвуковой волны от границы жидкость-воздух.

Достоинства: контроль уровня взрывоопасных, агрессивных, вязких, неоднородных выпадающих в осадок жидких сред, а также сыпучих мат-ов с размером частиц от5. Температура (-30 – 120 гр. Ц.)

Рефлексные.

Реализуются на основе линии передачи, в качестве которой может выступать стержневой трос, коаксиальный кабель. Высокочастотный сигнал проходит вдоль волновода и частично отражается. Сдвиг фаз между излучен. и отраж. сигналом определяет положение границы.

Достоинства: возможность работы в более жёстких условиях.

45 Принцип действия и примеры химических датчиков прямого действия.

Реагирует на изменение состава определённых хим. в-в, а следовательно и на происхождение реакций.

Характеристики:

1)чувствительность к определенным химическим элементам.

2)избирательность- способность датчика реагировать на определённое вещество, и не реагировать на остальные.

Классификация:

1.по методу измерения:

- прямого действия: основаны на свойствах некоторых хим. реакций изменять параметры электр. цепи. В них отсутствуют дополнительные преобразователи одной формы энергии в другую.

- косвенного действия: хим. реакции не изменяют параметры электрической цепи, поэтому необходимы дополнительные преобразователи побочных явлений хим. реакций.

2.По типу явления лежащего в основе принципа действия:

- химического типа;

- физического типа.

Датчики прямого действия

1) металл оксидный хим. датчик.

SnO₂

2) химические полевые транзисторы

На затвор полевого транзистора покрывают слой реагента.

3) электрохимические датчики

Измеряют напряжение или сопротивление двумя и более электролитами. Между электродами протекает хим. реакция , либо происходит перемещение зарядов, образовавшиеся в результате реакций.

4) эластомерные химические резисторы.

Полимерные проводящие плёнки увеличиваются в размерах при поглощении определённых химических веществ. В результате повышается сопротивление.