3. Ёмкостные преобразователи перемещений. Принцип действия, основные характеристики.

Емкостные датчики - принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними. Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая емкость определяется выражением:С = e0eS/h, где e0 - диэлектрическая постоянная; e - относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; S - активная площадь обкладок; h - расстояние между обкладками конденсатора.

Зависимости C(S) и C(h) используют для преобразования механических перемещений в изменение емкости. Емкостные датчики, также как и индуктивные, питаются переменным напряжением (обычно повышенной частоты - до десятков мегагерц). В качестве измерительных схем обычно применяют мостовые схемы и схемы с использованием резонансных контуров. В последнем случае, как правило, используют зависимость частоты колебаний генератора от емкости резонансного контура, т.е. датчик имеет частотный выход. Достоинства емкостных датчиков - простота, высокая чувствительность и малая инерционность. Недостатки - влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных устройств. Емкостные датчики применяют для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д., а также для воспроизведения заданных функций (гармонических, пилообраз­ных, прямоугольных и т. п.). Емкостные преобразователи, диэлектрическая проницаемость e которых изменяется за счет перемещения, деформации или изменения состава диэлектрика, применяют в качестве датчиков уровня непроводящих жидкостей, сыпучих и порошкообразных материалов, толщины слоя непроводящих материалов (толщино­меры), а также контроля влажности и состава вещества.

Билет № 3

1. Основные исторические этапы развития сертификации.

2. Виды и методы измерений, технические и лабораторные измерения.

Метод измерения – это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

Методы измерений: Непосредственный и сравнение с мерой(противопоставление, дифференциальный, нулевой, замещение, совпадение).

Метод непосредственной оценки заключается в определения значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Метод сравнения с мерой – в этом случае измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки.

Различают следующие разновидности метода сравнения с мерой:

Метод противопоставления, при котором измеряемая и воспроизводимая величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между величинами. Пример: измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь.

Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия обеих величин на прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором.

Метод замещения, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали.

Метод совпадения, при котором измеряют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Конспект.

Виды измерений.

Измерения как экспериментальные процессы весьма разнообразны. Это объясняется множеством экспериментальных величин, различным характером измерения величин, различными требованиями точности измерения и другие. Наиболее распространена классификация видов измерений в зависимости от способа обработки экспериментальных данных. В соответствии с этой классификацией измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямые измерения – это измерение, при котором искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных в результате выполнения измерений. Пример: измерение напряжение вольтметром.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Пример: сопротивление резистора находим на основании закона Ома подстановкой значений силы тока и напряжения, получаемых в результате измерения.

Совместное измерение – одновременное измерение нескольких неодноименных величин, для нахождения зависимости между ними. При этом решается система уравнений. Пример: определение зависимости сопротивления от температуры. При этом измеряются неодноименные величины, по результатам измерений определяется зависимость.

Совокупное измерение – одновременное измерение нескольких одноименных величин, при котором искомые значения величин находятся решением системы уравнений, состоящих из результирующих прямых измерений различных сочетаний этих величин. Пример: измерение сопротивления резисторов соединенных треугольником. При этом измеряется значение сопротивления между вершинами. По результатам определяются сопротивления резисторов.

Взаимодействие средств измерения с объектом основано на физических явлениях, совокупность которых составляет принцип измерений, а совокупность приемов использования принципа и средств измерений называется методом измерений. Числовое значение измеряемой величины получается путем ее сравнения с известной величиной, воспроизводимой определенным видом средств измерений – мерой.

Технические измерения.

Особенность: оценка или контроль их точности в процессе измерений или после их окончаний не производит точность технических измерений, устанавливается заранее на основе предварительных исследований. Задача обеспечения необходимой точности обеспечивается выбором методических технологий и выбором средств измерений, что выполняется до нач.измерений – главное отличие технических от лабораторных.

Лабораторные измерения.

Оценка точности выполняется в процессе измерений. Единицы измерения физических величин, метрическая система мер, математические теоремы подобия (3) по математике.