Классификация (разновидности) измерительных преобразователей. Внешнее постоянное или переменное магнитное поле, искажающее полезный сигнал

ВВЕДЕНИЕ

Работа над курсовым проектом по дисциплине «Преобразовательная техника»  предполагает проработку  существующих методов решения поставленной задачи, изучение большого количества литературы по данной теме, разработку функциональной схемы измерительного преобразователя для первичного преобразователя температуры, обеспечивающей заданные метрологические характеристики в соответствии с выбранным методом решения поставленной задачи, разработку и расчёт принципиальной схемы устройства, а также анализ и расчёт погрешностей проектируемого устройства.

1 ОБЗОР

1.1 Классификация (разновидности) измерительных преобразователей

Измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи. В отличие от измерительного прибора, сигнал на выходе измерительного преобразователя (выходная величина) не поддаётся непосредственному восприятию наблюдателя. Так как большинство отслеживаемых в промышленности сигналов не являются ГОСТами, то измерительный преобразователь занимают важную веху в электронной промышленности современности.

Первый ракурс, позволяющий взглянуть на множество разнообразных измерительных преобразователей (ИП), базируется на сопоставлении физических величин на входах и выходах преобразователей независимо от их принципов действия.

Таким образом, по видам входных и выходных величин ИП можно подразделить на преобразователи:

- электрических величин в электрические: например, непрерывных во времени или так называемых аналоговых электрических сигналов в прерывистые (дискретные или цифровые) электрические сигналы;

- неэлектрических величин в неэлектрические: например, диафрагма с точно известным по площади отверстием, «вырезающая» из падающего на нее светового потока строго определенную его часть;

- электрических величин в неэлектрические: например, когда необходимо получить нормированную оптическую величину в виде светового потока или освещенности, т.е. его части, приходящейся на единичную поверхность, на вход ИП подают заранее известную мощность постоянного электрического тока;

- неэлектрических величин в электрические.

Второй ракурс позволяет обратить внимание на то, что ИП последней, четвертой, группы принято делить на генераторные и параметрические преобразователи.

Отнесение датчика к одной из этих двух групп зависит от выходной электрической величины, в которую в конечном счете (напоминание о том, что в процессе преобразования входной неэлектрической величины в выходную электрическую могут наличествовать промежуточные преобразования различной физической природы) преобразуется входная неэлектрическая величина. Если выходной является «активная» электрическая величина – напряжение, заряд, ток, электродвижущая сила (ЭДС), то мы имеем генераторный датчик. Если же выходной служит «пассивная» электрическая величина, чаще именуемая параметром, - сопротивление, индуктивность, взаимная индуктивность, емкость, диэлектрическая или магнитная проницаемость, то налицо параметрический датчик.

Мы упоминали только что о возможности ряда промежуточных преобразований величин «по трассе» от входной к выходной величине. Подобных датчиков немало, и некоторые авторы рекомендуют их называть комбинированными датчиками. Есть еще один принципиальный классификационный признак, по которому датчики можно разделить на две группы: датчики, непосредственно соприкасающиеся с объектом измерения, будем именовать контактными датчиками; датчики, не соприкасающиеся с объектом измерения и, как говорят, дистанционно воспринимающие измеряемую величину, назовем бесконтактными датчиками (например, датчики, воспринимающие поток светового или теплового излучения).

Введя это понятие, можно было бы обойтись и без третьего «классификационного ракурса». Однако в группе комбинированных датчиков особое место занимают волоконно-оптические датчики (ВОД), воспринимающим (чувствительным) элементом которых, испытывающим воздействие входной величины, служит оптическое волокно. Первые попытки создания датчиков на основе оптических волокон можно отнести к середине 1970-х годов. Однако считается, что этот тип датчиков сформировался как одно из направлений техники только в начале 1980-х годов. Основанием для «рассмотрения в третьем ракурсе» служит небольшое нарушение стройности нашей классификации, поскольку здесь входной может быть как неэлектрическая, так и электрическая величина, а выходной - всегда электрическая. Кроме того, ряд существенных преимуществ ВОД, о которых мы поговорим подробнее в дальнейшем, предопределил формирование на их основе целой области измерительной техники с датчиками неэлектрических и электрических величин.

«Портретам» датчиков не хватает еще нескольких мазков и штрихов. Дело в том, что классифицированы датчики в неких «тепличных» условиях их функционирования, когда на датчик воздействует лишь входная (измеряемая) величина, «идеально» преобразуемая в выходную величину в полном соответствии со связывающей их функциональной зависимостью. Конечно, это соответствие выполняется не совсем строго по «вине» самого датчика, поскольку он «неидеален», т.е. по ряду конструктивных и технологических причин зависимость между