Виды автоматических систем. Классификация датчиков. Индуктивные измерительные преобразователи, страница 8

Недостатки: отсутствие взаимозаменяемости; необходимость индивидуальной градуировки, нелинейная зависимость электрического сопротивления от температуры, малая дополнительная мощность рассеяния при прохождении измерительного тока.

Основные характеристики терморезисторов:

1) температурная характеристика (статическая):для металлических , для полупроводниковых .

2) Вольтамперная характеристика  - зависимость между протекающим через них током и падением напряжения на них при установившемся  режиме нагрева. Снимается при постоянной температуре окружающей среды и спокойном ее характере.

3) Характеристика рассеяния , где  - коэффициент теплоотдачи, учитывающий все виды теплоотдачи с поверхности терморезистора: теплопроводность, конвекцию, тепловое излучение, величина зависит от вида рабочего материала, размеров, состояния поверхности рабочего тела и свойств окружающей среды, - перегрев.

Чтобы построить характеристику рассеяния надо иметь ВАХ и статическую характеристику R(t).

Основные параметры терморезисторов: допустимая температура; температурный коэффициент сопротивления; постоянная времени; теплоемкость; коэффициент энергетической чувствительности; максимально допустимый ток.

Полупроводниковые датчики температуры: термоанемометры; диодные датчики температуры; транзистор как датчик температур.

Погрешности приборов измерения температуры обусловлены:

1) соотношениями диаметров элементов конструкции;

2) температурной зависимостью упругости материала чувствительных элементов;

3) погрешностью градуировки;

4) условиями теплообмена с окружающей средой;

5) термической инерцией термометра и вторичного прибора;

6) однородностью термоэлектрических материалов;

7) температурой свободных концов и т.д.

Вопросы для самопроверки

1. Дать классификацию датчиков температуры.

2. Привести конструктивные схемы контактных датчиков температуры.

3. На каком физическом явлении основан принцип действия тепломеханических преобразователей?

4. В чем состоит принцип действия термоэлектрических преобразователей?

5. В чем состоит принцип действия термометров сопротивления?

6. Перечислить требования к материалам чувствительных элементов термометров сопротивления.

7. Перечислить основные характеристики термометров сопротивления.

8. Перечислить основные параметры термометров сопротивления.

9. Чем вызваны погрешности приборов для измерения температуры?

10. Привести конструктивные схемы полупроводниковых датчиков температуры.

ЛЕКЦИЯ 7.

Цель лекции – ознакомление с типами конструкций и принципом действия датчиков давления, видами и характеристиками упругих элементов.

Задачи лекции

- изучить типы конструкций и принцип действия датчиков давления,

- изучить виды и характеристиками упругих элементов

Вопросы, рассматриваемые на лекции

1. Классификация датчиков давления. Датчики давления с упругими ЧЭ Характеристики упругих элементов. Виды упругих элементов. Жидкостные приборы давления с видимым уровнем. Электрические приборы давления. Дифференциальные манометры.

2. Датчики уровня. Датчики измерения расхода и количества вещества

Классификация датчиков давления.

1) по виду измеряемого давления – барометры, манометры, вакуумметры, тягонапоромеры, микроманометры

2) по принципу действия - приборы с упругими ЧЭ (мембранные, пружинные, сильфонные); жидкостные с видимым уровнем; электрические (пьезоэлектрические, манометры сопротивления, радиоактивные и радиоактивные вакуумметры); дифференциальные манометры;

3) по назначению – образцовые, рабочие

Датчики давления с упругими ЧЭ основаны на использовании деформации или изгибающих моментов упругих ЧЭ, воспринимают измеряемое давление среды и преобразуют его в перемещение или усилие.

Статическая характеристика  - зависимость величины перемещения точки ЧЭ от действия нагрузки или сосредоточенной силы,  - величина перемещения.

Статическая характеристика может быть линейной и нелинейной

Рабочее качество упругого элемента - жёсткость и чувствительность, обратная жёсткости.

Эффективная площадь упругого ЧЭ.

Гистерезис статической характеристики – неоднозначность хода статической характеристики при увеличении и уменьшении нагрузки в пределах упругих деформаций

Изменение деформаций во времени - последствие (упругое, когда стрелка прибора после снятия нагрузки не сразу возвращается в ноль; и пластическое, когда деформация сохраняется при полной разгрузке по истечении любого интервала времени).

Виды упругих элементов

1) по форме - плоские мембраны, выпуклые мембраны, гофрированные мембраны и коробки, синусоидальная, трапециидальная, пильчатая формы мембран, сильфоны (тонкостенные трубки с поперечной гофрировкой: бесшовные, сварные, со складывающимися гофрами), трубчатые пружины (эллиптического, плоскоовального сечения, тонкостенные, толстостенные).

2) по материалу – сталь,  бронза, капрон, шелк, покрытые бензомаслостойкой резиной или пластмассой.

 

На участке ОЕА прогиб возникает плавно: при давлении р=р₁ мембрана теряет устойчивость и происходит её перемещение – хлопок – участок аb, при этом размыкаются или замыкаются электрические контакты. На участке bd прогиб уменьшается плавно, при р₂ происходит хлопок, при котором мембрана возвращается в исходное положение. При давлении, меньшем р₂ – монотонно убывает до нуля. С увеличением Н жесткость мембраны увеличивается. Н – глубина гофры.

 

Жидкостные приборы давления с видимым уровнем.

U – образные или двухтрубные.                                  Чашечный.

 

Используется для малых давлений до 0.1МПа, для низких –до 0,5МПа, среднего – до 5МПа, высокого – до 15 МПа.

В качестве материала – стекло (диаметр 8-10 мм), в качестве рабочей жидкости – вода и ртуть.

 

Электрические приборы давления.