Введення
Вимірювальне перетворення являє собою відображення однієї фізичної величини розміром іншої фізичної величини, функціонально з нею пов'язаної. Застосування вимірювальних перетворювачів є єдиним методом практичного побудови будь-яких вимірювальних пристроїв, так як будь-яке вимірювальний засіб використовує ті чи інші функціональні зв'язки междувходной і вихідний величинами.
Вимірювальний перетворювач - це технічний пристрій, побудоване на певному фізичному принципі дії, що виконує одне приватне вимірювальне перетворення.
Існує три ознаки, на підставі яких вимірювальний прилад можна віднести до класу первинних перетворювачів:
1. Прилад повинен перетворювати один вид енергії в інший.
2. Прилад повинен знаходитися в місці вимірювання фізичної величини.
3. Прилад повинен запам'ятовувати інформацію і перетворювати її в просторі.
1. Фізичні величини
передавальний функція перетворення вимірювальний
Механічні фізичні величини: Механічна сила, швидкість, прискорення, звуковий тиск.
Електричні фізичні величини: Електрична напруга струм, реактивне і активне напруга, електрична потужність.
Оптичні фізичні величини: Спектральний склад, енергія, потужність, ел. енергія.
У теорії перетворювачів використовується поняття вхідна і вихідна фізична величина. Зв'язок між вхідний і вихідний фізичною величиною називається передавальної функцією перетворення
Коефіцієнт пропорційності називається чутливістю перетворювача до вимірювальної фізичної величиною.
Класифікація перетворювачів:
1. Перетворювач механічного сигналу (датчик механічного сигналу - пружний стрижень пружна балка, пластина, мембрана). Послужив закон Гука.
2. П'єзоелектричні перетворювачі.
3. Ємнісні або конденсаторні.
4. Електричні, реостатні.
5. Електромагнітні, індукторні.
6. Фотоелектричні перетворювачі.
7. Термоелектричні перетворювачі.
Основні характеристики п'єзоелектричних перетворювачів.
1. чутливість
2. резонансна частота
3. характеристика спрямованості - розподіл потужності випромінювання або прийому в залежності від кута і матеріал використовується найбільш ефективно.
2. Закон для ізотропного тіла
Пружний стрижень - найпростіший чутливий елемент перетворювача.
де: - механічне напруження
- модель поздовжньої деформації
- механічна деформація
Функція перетворення:
Поздовжня деформація
3. Завдання №1
Механічні пружні вимірювальні перетворювачі дуже широко використовуються в різних вимірювальних приладах.
Вхідний величиною таких перетворювачів є, як правило, механічна деформація тіла самого перетворювача. Ця деформація сприймається або безпосередньо спостерігаємо, чи наступними перетворювача з природною вхідний величиною у вигляді механічного переміщення або механічної напруги. Вхідний величиною пружних механічних перетворювачів може бути зосереджена сила, тиск газу або рідини, а також температури.
Для сприйняття великих зусиль (понад 10 кН) використовується, як правило, суцільні стрижні *, для менших зусиль (10-1кН) порожнисті тонкостінні стрижні і кільця *, а для слабких зусиль - плоскі пружини і мембрани з жорстким центром. При цьому більш вигідними надають механічне напруга однакова використовується найбільш ефективно.
* для сприйняття великих зусиль (понад 10кН)
Використовується, як правило, суцільні стрижні (рис. 1)
Для менших зусиль (10-1кН) використовують порожнисті тонкостінні стрижні і кільця (рис. 2,3,4,5,6)
Функція перетворювача поперечної деформації
де -Коефіцієнт Пуассона, - площа поперечного перерізу пружного стрижня. Чутливість пружного стрижня до поперечної деформації:
Чутливість балки до кута повороту
. Завдання №2
Первинні перетворювачі - це прилад, який перетворює один вид енергії в інший, знаходиться в тому місці, де відбувається вимір фізичної величини, запам'ятовує інформацію, передає її в простір (повинен бути ...
