Конспект по дисциплине метрология БГУИР. Метрология и измерения Содержание
 Скачать 5.83 Mb.
|
 , (2.57)относительное изменение сопротивления проводника при этом  , (2.58)где εl, εS - относительное изменение длины и сечения (продольная и поперечная деформация), ερ - относительное изменение удельного сопротивления. Недостатками проволочных ТРП являются малый рабочий ток (рассеиваемая мощность), невысокая надежность работы из-за небольшой поверхности крепления чувствительного элемента. на практике используются проволочные ТРП с базой 5…20 мм и номинальным сопротивлением 30...500 ом. Полупроводниковые трп дискретного типа (рисунок 2.58) представляют собой тонкую пластину полупроводникового материала 1, вырезанную из монокристалла в направлении одной из полуосей.  Рисунок 2.58 на концах пластины расположены контактные площадки длиной 0,25…0,6 мм, к которым привариваются выводы 2. пластина приклеивается на подложку 3 клеевым или лаковым слоем 4. полупроводниковые ТРП имеют длину 2...30 мм, ширину 0,15 ... 3 мм. начальные сопротивления лежат в пределах 50 ом … 10 ком, тензочувствительность 50...200. Достоинствами дискретных полупроводниковых ТРП являются высокая тензочувствительность, возможность изготовления преобразователей с малой базой (по сравнению с проволочными), функционирование в широком диапазоне температур. Недостатки: значительная температурная зависимость параметров и малая механическая прочность, трудность воспроизводимости параметров от образца к образцу, нелинейность характеристик. Вследствие очень больших температурных погрешностей дискретные полупроводниковые ТРП находят применение только для измерения малых динамических деформаций, когда решающим фактором становится высокая тензочувствительность. Принцип действия терморезистивных преобразователей (тмрп) основан на зависимости активного сопротивления проводников и полупроводников от температуры. следовательно, их естественная входная НЭВ – температура, а выходная - электрическое сопротивление. величиной, численно характеризующей степень влияния температуры на сопротивление резистивного элемента, как известно, является температурный коэффициент сопротивления (ткс):  , (2.59)где ΔR - абсолютное изменение сопротивления при изменении температуры на Δtº по Цельсию или кельвину; R - сопротивление при начальной температуре - Δtº, обычно при нормальных условиях или при температуре 0º с. Терморезисторы изготавливаются обычно в виде проволочных резисторов (рисунок 2.59) с бифилярной обмоткой 1, расположенной на изоляционной каркасе 2. к обмотке привариваются выводы 1. для защиты от агрессивной среды вся конструкция покрывается слоем стекла 4. каркас, обычно цилиндрической или прямоугольной формы, изготавливается из материала с малым температурным коэффициентом линейного расширения: слюды, стекла, керамики. выводы - из меди или серебра. основное требование к выводам - значительно меньшее их сопротивление в сравнении с обмоткой. в противном случае погрешность из-за сопротивления выводов станет чрезмерно большой.  Рисунок 2.59 Принцип действия фоторезисторных преобразователей (фрп) основан на явлении внутреннего фотоэффекта, присущем только полупроводникам и некоторым диэлектрикам и заключающемся в уменьшении сопротивления постоянному току при освещении источником света. в качестве материалов для ФРП наиболее широко используются полупроводники, сернистый свинец (фоторезисторы типа фс-а), селения кадмия (фс-д), поликристаллический (фск) и монокристаллический (фс-км) сернистый кадмий и др. фоточувствительность ФРП зависит от длины волны светового излучения и определяется материалом. например, монокристаллы сернистого кадмия имеют максимальную чувствительность к свету с длиной волны около 0,5 мкм, селенид кадмия - около 0,75 мкм, сернистый свинец - 2,0 мкм. Принцип действия емкостных преобразователей (еп) основан на изменение емкости между двумя или более телами под воздействием преобразуемой НЭВ (линейного или углового перемещения, влажности и т.д.). в соответствии с известным выражением для емкости плоского конденсатора  , (2.60)где s, δ – площадь пластин и зазор между ними; εa – диэлектрическая проницаемость среды. можно реализовать три основные разновидности преобразователеий: с переменным зазором сп=f1(δ); с переменной площадью сп=f2(s); с диэлектрической проницаемостью сп=f3(εa) (рисунок 2.60).  Рисунок 2.60 электромагнитные преобразователи - весьма обширный класс ИП, основанных на различных физических принципах и имевших в качестве входных и выходных как неэлектрические, так и электрические величины. в соответствии с классификацией, приведенной в работе, их можно разделить на следующие группы: – преобразователи масштаба тока и напряжения (измерительные трансформаторы и индуктивные делители); – преобразователи тока в механическое перемещение (измерительные механизмы магнитоэлектрических, электромагнитных и других приборов); – индукционные, основанные на законе электромагнитной индукции (генераторные преобразователи для магнитных измерений и скорости); – магнитомодуляционные, основанные на нелинейных свойствах магнитных цепей; – преобразователи на основе эффекта баркгаузена; – индуктивные и трансформаторные преобразователи НЭВ; – магнитоупругие. из всех групп к параметрическим относятся только две последние, которые и будут рассматриваться в рамках данного пособия. Принцип действия индуктивных преобразователей (ИНП) основан на зависимости индуктивности катушки с сердечником от преобразуемой НЭВ путем воздействия на параметры или пространственное положение магнитопровода. известно, что индуктивность катушки с числом витков w, расположенной на магнитопроводе с модулем полного магнитного сопротивления zm, может быть определена по формуле  . (2.61)основным достоинством ИНП является большая (до 5 Ва) выходная мощность, что позволяет во многих случаях обходится без усилителей. и лишь при малогабаритном исполнении прибегать к усилению выходного сигнала. область применения ИНП ограничивается измерением механических линейных и угловых перемещений. преимущественное применение с ИНП получили неравновесные мостовые ИЦ. дифференциальный преобразователь, например, с переменным зазором. включается в соседние плечи моста. наибольшая линейность ФП обеспечивается при выборе в качестве выходной величины - проводимости ИНП и питании моста от источника напряжения. частота и напряжение питания моста выбираются из условия отсутствия нелинейных процессов и существенных потерь в магнитопроводе. в противном случае появляются значительные погрешности преобразования. |