Шпаргалки по метрологии (стр. 6 из 11)
Измерительные цепи: равновесные и неравновесные мосты, делители напряжения.
Достоинства:
-Высокая точность преобразования
-Большие выходные сигналы
-Простота конструкции
Недостатки:
-наличие скользящего контакта, что приводит к достаточно быстрому износу.
Погрешности:
-Температурная
-Дискретности
Область применения: для преобразования относительно больших перемещений и других неэлектрических величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (усилие, давление, уровни жидкостей и т.д.).
2)Тензочувствительные
Основаны на тензоэффекте, заключающемся в изменении активного сопротивления проводника (полупроводника) под действием вызываемого в нем механического напряжения и деформации.
K=(ΔR/R)/( Δl/l) – коэффициент тензочувствительности.
Погрешности:
-сильная температурная зависимость сопротивления тензорезистора
Достоинства:
-линейность статической характеристики преобразования;
-малые габариты и масса, простота конструкции.
Недостатки:
-Относительно малая чувствительность.
-Плохая воспроизводимость параметров.
Область применения: для измерения деформаций и других неэлектрических величин, которые могут быть преобразованы в деформацию - усилий, давлений, моментов, ускорений и т.д.
3)Терморезисторы
Основаны на зависимости электрического сопротивления проводников или полупроводников от температуры. По режиму работы делятся на:
-перегревные,
-без преднамеренного нагрева.
По виду материала, из которого изготовлены терморезисторы, различают:
-металлические терморезисторы (болометры);
-полупроводниковые терморезисторы.
Измерительные цепи для терморезисторов - мосты, логометрические приборы.
Погрешности:
-отклонение характеристики преобразования от номинальной;
-изменение сопротивления внешних цепей (соединительные провода, контакты).
Достоинства:
-Достаточно высокая чувствительность, особенно у полупроводниковых терморезисторов.
-Малая инерционность (высокое быстродействие).
-Относительно малые размеры (особенно у термисторов).
-Высокая надежность и малая стоимость.
Недостатки:
-Малые значения начальных сопротивлений у металлических терморезисторов.
-Узкий диапазон рабочих температур для полупроводниковых терморезисторов.
-Плохая воспроизводимость характеристик для полупроводниковых терморезисторов.
Область применения: терморезисторы без преднамеренного перегрева - измерения температуры и физических величин, которые могут быть преобразованы в температуру. Перегревные терморезисторы - для измерения самых различных физических величин.
4)Электролитические(кондуктометрические) преобразователи
Основаны на зависимости электрического сопротивления раствора электролита от его концентрации, площади соприкосновения с электродами и других факторов.
Измерительные цепи: мосты.
Погрешности:
-Сильное влияние на проводимость электролита температуры окр.среды.
-за счет электролиза при протекание измерительного тока.
Области применения: для измерения концентрации раствора, а также перемещений, скорости, температуры.
5) Индуктивные преобразователи
Основаны на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток на магнитопроводе от положения, геометрических размеров и магнитного состояния элементов их магнитной цепи.
Измерительные цепи: равновесные и неравновесные мосты для чисто индуктивных ИП, а для трансформаторных ИП - вольтметры или компенсаторы.
Достоинства:
-Значительные по мощности выходные сигналы.
-Простота конструкции, высокая надежность.
Недостатки:
-Обратное воздействие ИП на исследуемый объект (реакция якоря). Дело в том, что при протекании измерительного тока через обмотки, возникает электромагнитное поле, противодействующее первичному возмущению.
-Высокая инерционность (относительно малое быстродействие).
Область применения: для преобразования линейных и угловых перемещений, а также усилий, давлений, моментов и прочих физических величин.
6)Емкостные преобразователи
Основаны на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.
Достоинства:
-Простота конструкции.
-Высокая чувствительность.
-Малая инерционность.
Недостатки:
-Сильное влияние внешних электрических полей, температуры, влажности.
-Относительная сложность цепей включения и необходимость в источниках питания высокой частоты.
7)Ионизационные
Основаны на явлении ионизации газа или люминесценции некоторых веществ под воздействием ионизирующего излучения.
Погрешности:
-С течением времени интенсивность излучения источника уменьшается за счет естественного распада.
-Ядерный распад носит случайный характер как по времени распада и по траектории частицы распада, так и по захвату частиц веществом. Для уменьшения случайной погрешности необходимо увеличить время измерения.
Достоинства:
-Возможность бесконтактных измерений.
-Отсутствие влияния изменения внешних условий (температура, давление, напряжение питания и др.).
Недостаток: необходимость применения биологической защиты.
Область применения: измерения плотности и состава веществ, геометрических размеров, изделий, механических величин и т.д.
8)фотоэлектрические
Основаны на зависимости величины фототока или сопротивления ИП от освещенности преобразователя. Различают три вида преобразователей: с внешним фотоэффектом, с внутренним фотоэффектом и фотогальванические.
Погрешности: погрешность достаточно велика, определяется старением, усталостью и зависимостью параметров преобразователей от температуры, отклонением от номинальной характеристики.
Достоинства:
-Высокая чувствительность фотопреобразователей.
-Высокое быстродействие (ФЭУ, фотодиоды).
-Возможность измерения без механического контакта с объектом измерения.
Недостатки:
-Сильная зависимость характеристик фоторезисторов и фотодиодов от температуры.
-Относительно малое быстродействие газонаполненных фотоэлементов.
Область применения. Для измерения освещенностей и других (несветовых) величин, которые могут быть преобразованы в силу света (концентрации растворов, частота и скорость углового и линейного перемещения и т.д.).
43. Генераторные преобразователи неэлектрических величин в электрические(генераторные датчики). Виды, достоинства, недостатки, области применения.
1)Термоэлектрические преобразователи
Основаны на термоэлектрическом эффекте, возникающем в цепи термопары.
Термопара представляет собой два отрезка проволоки, изготовленных из разнородных проводников (или полупроводниковых) и соединенных одним концом.
Измерительные цепи: магнитоэлектрические милливольтметры с предварительным усилением термоЭДС и потенциометры постоянного тока, в том числе автоматические.
Погрешности.
-Отличие от номинальной характеристики.
-Погрешность термоЭДС, обусловленная изменением температуры свободных концов термопары.
-Погрешность, обусловленная изменением внешнего сопротивления соединительных контактов и проводов в зависимости от температуры, степени окисления и т.д.
Достоинства: широкий диапазон рабочих температур.
Недостатки.
-Относительно малая чувствительность.
-Необходимость обеспечения постоянства температуры свободных концов термопары (иногда применяется термостатирование).
Область применения. Для измерения температуры и других физических величин, которые преобразуются в температуру.
2)Индукционные преобразователи
Основаны на использовании закона электромагнитной индукции, согласно которому ЭДС, индуцированная в катушке
Индукционные преобразователи служат для измерения скорости линейных и угловых перемещений.
Погрешности.
-За счет изменения магнитного поля во времени и от температуры.
-Погрешность, определяемая величиной потребляемого измерителем от преобразователя тока.
-Изменение сопротивления обмоток за счет изменения температуры.
Достоинства:
-простота конструкции, высокая надежность;
-высокая чувствительность.
Недостаток: ограниченный частотный диапазон измеряемых величин.
3)Пьезоэлектрические преобразователи
Основаны на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в появлении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварц, турмалин, сегнетова соль и др.) под влиянием механических напряжений.
Погрешности.
-За счет нестабильности параметров входной цепи измерителя.
- из-за несовершенства материала преобразователя.
-Погрешность, обусловленная поперечным пьезоэффектом.
-За счет наводок от внешних электромагнитных полей.
-Погрешность, обусловленная зависимостью характеристик материала от температуры.
Достоинства: высокая стабильность свойств.
Недостатки:
-Возможность измерения только переменных величин.
-Достаточно жесткие требования к измерительным приборам в части стабильности входных параметров.
Области применения: используются для измерения переменных усилий, давлений, параметров вибраций, ускорений, температур и т.д.
4)Гальванические
Основаны на зависимости ЭДС гальванической цепи от химической активности ионов электролита, т.е. от концентрации ионов и окислительно-восстановительных процессов в электролите.