Основные характеристики элементов систем автоматического управления. Термоэлектрические преобразователи. Тензорезисторные преобразователи, страница 4

Т.о. измерение может быть обусловлено тремя факторами:

1.  изменение площади электродов, вызванное например: изменением угла поворота обкладок;

2.  Изменение __ среды путем введения между обкладками материалов с разной диэлектрической проницаемостью;

3.  изменение расстояния между электродами преобразователя.

Этот преобразователь является параметрическим преобразователем. Величина емкости, как и активное сопротивление не зависит от напряжения и тока, а зависит только геометрических размерах конденсаторов. Изменение емкости можно обнаружить по его емкостному сопротивлению, и связанного с этим изменение тока в цепи.

Емкость большинства преобразователей изменяется в пределах 10…100 пФ. Поэтому к преобразователю предъявляются серьезные требования с точки зрения подводимых проводов, емкость которых может оказаться соизмеримой с измеряемой емкостью.

Для повышения точности измерения и чувствительности емкости, преобразователи могут включаться в плечи моста переменного тока.

К измерительной цепи применяются следующие требования:

1.  большое входное сопротивление измерительной цепи т.к. выходная мощность измерительного сигнала очень мала;

2.  применение экранированных подводящих проводов для устранения возможных наводок;

3.  очень осторожно нужно относиться к элементам шунтирующим измерительную цепь.

Достоинства:

1.  достаточно высокая чувствительность в интервале изменения емкости;

2.  малая инерционность;

3.  относительная простота конструкция.

Недостатки:

1.  малые величины изменения емкости обусловлена применением высокочастотных источников питания;

2.  существенное влияние окружающей среды;

3.  подводимые экранируемые провода измерительной цепи должны быть короткими;

4.  необходимость изоляции электродов от окружающей среды.

Пьезоэлектрические преобразователи

Принцип действия основан на преобразование механической деформации некоторых кристаллов в изменение величины электростатических зарядов на их гранях (прямой пьеза эффект). Это явление обратимо, при приложение электрического напряжения к граням кристалла, этот кристалл деформируется (обратный пьеза эффект)

Датчик содержит одну или несколько пластин, вырезанных определенным образом из кристалла обладающего пьеза эффектом.

Материалы:

-  кварц;

-  турмалин;

-  сульфат лития;

-  виннокислый калий.

Для повышения чувствительности и увеличения входного электрического сигнала датчики выполняются в виде пакета таких пластин. При выполнение пакета учитывается положение пластин, чтобы при механическом воздействие в каждом возникал сигнал одинакового знака.

Этот преобразователь является генераторным преобразователем.

Достоинства:

-  Относительная простота конструкции преобразователя, малые размеры, высокая надежность.

Недостатки:

-  Возможность преобразование только знакопеременных нагрузок;

-  Не высокий уровень выходного сигнала, что требует дополнительных промежуточных усилителей.

Оптикоэлектронные преобразователи

Оптическим считается излучение видимого спектра длин волн, которое лежит в интервале от 0,4 до 0,75 мкМ.

Длина волны – это расстояние за которое распространяется гармонический сигнал за единицу времени (за период) в окружающей среде.

Оптическое излучение характеризуется большим количеством параметров: интенсивностью, длинной волны, фазой и т.д. Каждый из этих параметров можно использовать для измерения (преобразования) каких либо физических величин: давления, температура, концентрация, расстояние, геометрические размеры и т.д.

В качестве оптических преобразователей могут применяться лампы накаливания, светодиоды, квантовый генератор (лазер).

Основными параметрами фотоприемников излучения являются:

-  Чувствительность;

-  Спектральная характеристика, т.е. зависимость выходного сигнала от длины волны;

-  Частотная характеристика – это зависимость чувствительности от изменения (модуляции) светового потока;

-  Площадь приемного окна.

Оптико-электронные преобразователи могут быть как параметрическими (фотодиоды, фоторезисторы и т.д.)  так и генераторные (фотоэлемент).