2. Активные пассивные и комбинированные датчики. Измерительные с. Активные пассивные и комбинированные датчики. Измерительные схемы датчиков
 Скачать 473.12 Kb.
|
|
Активные пассивные и комбинированные датчики. Измерительные схемы датчиков. Датчики с точки зрения вида сигнала на выходе могут быть: активными – генератором, выдающим заряд, напряжение или ток, либо пассивными – с выходным сопротивлением, индуктивностью или емкостью, изменяющимися в соответствии с входной величиной. Активные датчики Принцип действия активного датчика основан на том или ином физическом явлении, обеспечивающем преобразование измеряемой величины в электрическую форму. В таблице 5.1 приведены физические эффекты, наиболее часто используемые для построения активных датчиков. Таблица 5.1. Измеряемые датчиками величины и физические эффекты, используемые при построении активных датчиков
Вкратце рассмотрим перечисленные в таблице эффекты. 1. Термоэлектрический эффект Схема, поясняющая этот эффект, представлена на рисунке 5.3. e M1 M1 M2 T1 T2 Рисунок 5.3. – Схема, поясняющая термоэлектрический эффект На рисунке M1, M2 – два проводника различного химического состава; их спаи, находящиеся при температурах T1, T2, являются местом возникновения термо-э.д.с. e: e = e (T1, T2). Термо-э.д.с. пропорциональна измеряемой разнице температур (T1 - T2): ee (T1 - T2). 2. Пьезоэффект Пьезоэффект проявляется в том, что при изменении механического напряжения в кристалле пъезоэлектрика, например, кварца (см. рисунок 5.4) под действием приложенной к нему силы F приводит к деформации, которая вызывает появление на противолежащих поверхностях кристалла одинаковых по величине электрических зарядов противоположного знака, и, следовательно, появление электрического напряжения v:  .F кристалл пьезоэлектрика v Рисунок 5.4. – К пьезоэффекту При этом существует очевидное соотношение vF. Таким образом, измерение силы F или приводимых к ней величин (давление, ускорение) осуществляется измерением напряжения v между зажимами пьезоэлектрика. 3. Эффект электромагнитной индукции e Рисунок 5.5. – К эффекту электромагнитной индукции Явление электромагнитной индукции заключается в том, что при перемещении проводника в постоянном электромагнитном поле с вектором магнитной индукции возникает э.д.с. e , пропорциональная магнитному потоку, и, следовательно, скорости перемещения. Соответствующая схема, поясняющая данный эффект, приведена на рисунке 5.5, где - скорость вращения проводящего контура. Зависимость между скоростью ,магнитной индукцией B и э.д.с. e может быть получена из выражения  .Пассивные датчики В пассивных датчиках некоторые параметры выходного импеданса могут меняться под воздействием измеряемой величины. Импеданс датчика, с одной стороны, обусловлен геометрическими размерами его элементов, а с другой – свойствами материалов: удельным сопротивлением , магнитной проницаемостью , и диэлектрической постоянной В таблице 5.2 приведены физические принципы преобразования величин и материалы, используемые для построения пассивных датчиков. Таблица 5.2. Физические принципы преобразования величин и материалы, используемые для построения пассивных датчиков
Импеданс пассивного датчика и его изменения можно измерить не иначе, как включая датчик в специальную электрическую схему, содержащую источник питания и схему формирования сигнала. Комбинированные датчики При измерениях некоторых неэлектрических величин не всегда удается преобразовать их непосредственно в электрическую величину. В этих случаях осуществляется двойное преобразование исходной (первичной) измеряемой величины в промежуточную, которую затем преобразуют в электрическую. Комбинированный датчик Первичный преобразователь Вторичный преобразователь Первичная величина Промежуточная величина Электрический сигнал Рисунок 5.6. – Блок-схема комбинированного датчика Блок схема комбинированного датчика в общем случае можно представить в виде, приведенном на рисунке 5.6. Измерительные схемы датчиков. |