включений у вимірювальну ланцюг).
Класифікація первинних перетворювачів:
? Перетворювачі механічного сигналу.
? П'єзоелектричні перетворювачі.
? Конденсаторні (ємнісні) перетворювачі.
? Електричні, дротяні реостатні перетворювачі.
? Тензометричні перетворювачі.
? Фотоелектричні перетворювачі.
? Електромагнітні, індуктивні перетворювачі.
Типи датчиків механічного сигналу:
? Пружний стрижень
? Пружна балка
Пружний стрижень
Датчики механічного сигналу розроблені на основі закону Гука
-
- деформація (мех. Величина)
- модуль поздовжньої пружності.
- поздовжня деформація
Функція перетворювача для поперечної або сдвиговой деформації:
де - коефіцієнт пропорційності;
-коефіцієнт Пуассона
Чутливість пружного стрижня деформації:
Чутливість пружного стрижня поздовжнього деформації:
Функціональна схема перетворювача:
Пружна балка
Рис. 1
. Завдання №3
П'єзоелектричний ефект
Прямий: якщо на п'єзоелектрик впливає механічна сила, то на його обкладку індукується електричний заряд.
Зворотний: якщо пьезоелекгрік внести в електричне, то його протилежні грані механічно деформуються.
П'єзоелектричні перетворювачі поділяються на природні (пьезокварц, сегнетовая сіль, дітідрофосфат амонію і калію, турмалін і т.д) і штучні (різні типи п'єзоелектричної кераміки, більше 1000 складів, наприклад тітоната барію, цірконаттітонатсвіпца і т. д).
Функція перетворення дли прямойпьезоелекртнческого ефекту
Прямий п'єзоелектричний ефект використовується в перетворювачах, званих приймачі
-пьезомодуль 2,3 * 10-12 (Кл/Н)
-товщина п'єзопластини
-діелектрична постійна 8,87 * 10-12 (Ф/м)
-діелектрична проникність пьезоелемента 4,5
-напруга на виході
Дано:
Знаходимо площа електрода:
Знаходимо зворотний п'єзоелектричний ефект.
. Завдання №4
Ємнісні перетворювачі з плоскими електродами
Функція перетворення
вхідні,,
На виході ємність:
7. Завдання №5
Відносне вимір ємності визначається як
,
де е - лінійний розмір, що визначає площу. Для повітря при зміні тиску на 10 Н/м2ізменяется на величину, при зміні вологості від 30 до 40% на величину
Зміна температури позначається як на зміні діелектричної проникності, так і на зміну ізометричних розмірів, що викликаються лінійним розширенням матеріалів. Середні температурні коефіцієнти лінійного розширення для найбільш поширених матеріалів, складають: Для металів, для инвара, для плавленого кварцу, для неорганічних діелектриків, для обмежених діелектриків.
Ємнісні перетворювачі з плоскими електродами
- ємність конденсатора
-діелектрична проникність
- площа електрода
відстань між електродами
Ємнісні перетворювачі з коаксіальними електродами
Функція перетворення має вигляд:
Ємнісні перетворювачі знаходять широке застосування і в частотних датчиках цифрових приладів.
Мостові ланцюги використовуються переважно з диференціальними ємнісними перетворювачами.
При не надто високих вимогах до лінійності характеристики приладу з ємнісними перетворювачами використовується в пені резонансного LC - контуру, питомого від генератора зі стабільною частотою.
Габаритні розміри ємнісних перетворювачів зазвичай визначається конструктивними міркуваннями. Однак слід, всіляко прагнути до збільшення ємності перетворювачів, тому це зменшує його вихідний опір і полегшить вимога, що пред'являються до вимірювального ланцюга та ізоляції перетворювача. Для збільшення ємності перетворювача зазор між пластинами зменшується, настільки це можливо по технологічних і конструктивних міркувань. Він зазвичай становить 100-500 мкм, а в деяких перетворювачах навіть 10-20 мкм. При таких малих зазорах зміна їх в процесі роботи на 1-0,1 мкм зможе викликати суттєві зміни ємності, тому повітряний зазор повинен бути ретельно захищена від вологи, пилу і парів, здатних викликати корозію.
У завдання №5 ...
