Термометри опору.

Термометри опору, як і термопари, призначені для вимірювання температури газоподібних, твердих та рідких тіл, а також температури поверхні. Принцип дії термометрів заснований на використанні властивості металів та напівпровідників змінювати свій електричний опір із температурою. Для провідників із чистих металів ця залежність в області температур від -200°С до 0°С має вигляд:

R t =R 0,

а в області температур від 0 ° С до 630 ° С

R t =R 0 [ 1+At+Bt 2 ],

де R t , R 0- Опір провідника при температурі tта 0 °С; А, В,З – коефіцієнти; t- Температура, °С.

У діапазоні температур від 0°С до 180°С залежність опору провідника від температури описується наближеною формулою

R t =R 0 [ 1+αt],

де α - Температурний коефіцієнт опору матеріалу провідника (ТКС).

Для провідників із чистого металу α ≈ 6-10 -3 ...4-10 -3 град-1.

Вимір температури термометром опору зводиться до вимірювання його опору R t, з наступним переходом до температури за формулами або градуюванням таблиць.

Розрізняють дротяні та напівпровідникові термометри опору. Дротовий термометр опору являє собою тонкий дріт із чистого металу, закріплений на каркасі з температуростійкого матеріалу (чутливий елемент), поміщений у захисну арматуру (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Чутливий елемент термометра опору

Висновки від чутливого елемента підведено до голівки термометра. Вибір для виготовлення термометрів опору дротів із чистих металів, а не сплавів, обумовлений тим, що ТКС чистих металів більше, ніж ТКС сплавів і, отже, термометри на основі чистих металів мають більшу чутливість.

Промисловістю випускаються платинові, нікелеві та мідні термометри опору. Для забезпечення взаємозамінності та єдиного градуювання термометрів стандартизовані величини їхнього опору R 0та ТКС.

Напівпровідникові термометри опору (термістори) є намистинками, дисками або стрижнями з напівпровідникового матеріалу з висновками для підключення у вимірювальний ланцюг.

Промисловість серійно випускає багато типів термісторів у різному конструктивному оформленні.

Розміри термісторів, як правило, малі – близько кількох міліметрів, а окремі типи десятих часток міліметра. Для запобігання механічним пошкодженням та впливу середовища термістори захищаються покриттями зі скла або емалі, а також металевими чохлами.

Термістори зазвичай мають опір від одиниць до сотень кілоом; їх ТКС у робочому діапазоні температур на порядок більше, ніж у дротяних термометрів. Як матеріали для робочого тіла термісторів використовують суміші оксидів нікелю, марганцю, міді, кобальту, які змішують із сполучною речовиною, надають йому необхідної форми і спікають при високій температурі. Термінстори застосовують для вимірювання температур в діапазоні від -100 до 300°С. Інерційність термісторів порівняно невелика. До їх недоліків слід віднести нелінійність температурної залежності опору, відсутність взаємозамінності через великий розкид номінального опору і ТКС, а також незворотне зміна опору в часі.

Для вимірювання в області температур, близьких до абсолютного нуля, застосовуються напівпровідникові германієві термометри.

Вимірювання електричного опору термометрів проводиться за допомогою мостів постійного та змінного струму або компенсаторів. Особливістю термометричних вимірювань є обмеження вимірювального струму для того, щоб виключити розігрів робочого тіла термометра. Для дротяних термометрів опору рекомендується вибрати такий вимірювальний струм, щоб потужність, що розсіюється термометром, не перевищувала 20...50мВт. Допустима розсіювана потужність в термісторах значно менша і її рекомендується визначати експериментально для кожного термістора.

Тензочутливі перетворювачі (тензорезистори).

У конструкторській практиці часто необхідні виміри механічних напруг та деформацій в елементах конструкцій. Найбільш поширеними перетворювачами цих величин електричний сигнал є тензорезистори. В основі роботи тензорезисторів лежить властивість металів та напівпровідників змінювати свій електричний опір під дією прикладених до них сил. Найпростішим тензорезистором може бути відрізок дроту, жорстко зчеплений з поверхнею деталі, що деформується. Розтяг або стиснення деталі викликає пропорційне розтяг або стиснення дроту, внаслідок чого змінюється її електричний опір. У межах пружних деформацій відносна зміна опору дроту пов'язана з її відносним подовженням співвідношенням:

ΔR/R = K T Δl/l,

де l, R– початкові довжина та опір дроту; Δl, ΔR– збільшення довжини та опору; До T- Коефіцієнт тензочутливості.

Величина коефіцієнта тензочутливості залежить від властивостей матеріалу, з якого виготовлений тензорезистор, а також способу кріплення тензорезистора до виробу. Для металевих дротів із різних металів K T = 1... 3,5.

Розрізняють дротяні та напівпровідникові тензорезистори. Для виготовлення дротяних тензорезисторів застосовуються матеріали, що мають досить високий коефіцієнт тензочутливості та малий температурний коефіцієнт опору. Найбільш уживаним матеріалом для виготовлення дротяних тензорезисторів є константанова дріт діаметром 20...30 мкм.

Конструктивно, дротяні тензорезистори є решіткою, що складається з декількох петель дроту, наклеєних на тонку паперову (або іншу) підкладку (рисунок 6.5). Залежно від матеріалу підкладки, тензорезистори можуть працювати при температурах від -40 до +400°С.

Рисунок 6.5 – Тензометр

Існують конструкції тензорезисторів, що прикріплюються до поверхні деталей за допомогою цементів, здатні працювати при температурі до 800°С.

Основними характеристиками тензорезисторів є номінальний опір R, база lта коефіцієнт тензочутливості До TПромисловістю випускається широкий асортимент тензорезисторів з розміром від 5 до 30 мм, номінальними опорами від 50 до 2000 Ом, з коефіцієнтом тензочутливості 2±0,2.

Подальшим розвитком дротяних тензорезисторів є фольгові та плівкові тензорезистори, чутливим елементом яких є грати зі смужок фольги або найтонша металева плівка, що наносяться на підкладки на лаковій основі.

Тензорезистори виконуються на основі напівпровідникових матеріалів. Найбільш сильно тензоефект виражений у германію, кремнію та ін. Основною відмінністю напівпровідникових тензорезисторів від дротяних є велика (до 50%) зміна опору при деформації завдяки великій величині коефіцієнта тензочутливості.

Індуктивні перетворювачі.

Індуктивні перетворювачі застосовуються для вимірювання переміщень, розмірів, відхилень форми та розташування поверхонь. Перетворювач складається з нерухомої котушки індуктивності з магнітопроводом і якоря, що також є частиною магнітопроводу, що переміщується щодо котушки індуктивності. Для отримання можливо більшої індуктивності магнітопровід котушки та якір виконуються з феромагнітних матеріалів. При переміщенні якоря (пов'язаного, наприклад, зі щупом вимірювального пристрою) змінюється індуктивність котушки і, отже, змінюється струм, що протікає в обмотці. На малюнку 6.6 наведено схеми індуктивних перетворювачів зі змінним повітряним зазором δ (Рисунок 6.6 а) що застосовуються для вимірювання переміщення в межах 0,01...10мм; зі змінною площею повітряного зазору S 0(Рисунок 6.6 б), що застосовуються в діапазоні 5...20мм.

Рисунок 6.6 – Індуктивні перетворювачі переміщень

6.2. Операційні підсилювачі

Операційний підсилювач(ОУ) – це диференціальний підсилювач постійного струму з дуже великим коефіцієнтом посилення. Для підсилювача напруги передавальна функція (коефіцієнт посилення) визначається виразом

Для спрощення конструкторських розрахунків передбачається, що ідеальний ОУ має такі характеристики:

1 Коефіцієнт посилення при розімкнутій петлі зворотного зв'язку дорівнює нескінченності.

2 Вхідний опір R dі нескінченності.

3 Вихідний опір R o = 0.

4 Ширина смуги пропускання дорівнює нескінченності.

5 V o=0 при V 1 = V 2(відсутня напруга усунення нуля). Остання характеристика є дуже важливою. Так як V1-V2 = Vo/А, то якщо Voмає кінцеве значення, а коефіцієнт А нескінченно великий (типове значення 100000) матимемо

V 1 - V 2= 0 та V 1 = V 2.

Оскільки вхідний опір для диференціального сигналу – ( V 1 - V 2) також дуже велике, то можна знехтувати струмом через R d.Ці два припущення значно спрощують розробку схем на ОУ.

Правило 1. Під час роботи ОУ в лінійній області на двох його входах діють однакові напруження.

Правило 2. Вхідні струми для обох входів ОУ дорівнюють нулю.

Розглянемо базові схемні блоки ОУ. У більшості цих схем ОУ використовується в конфігурації із замкненою петлею зворотного зв'язку.

6.2.1. Підсилювач з одиничним коефіцієнтом посилення (повторювач напруги)

Якщо в неінвертуючому підсилювачі покласти Riрівним нескінченності, a Rfрівним нулю, ми прийдемо до схеми, зображеної на малюнок 6.7.

Рисунок 6.7 – Повторювач напруги

Згідно з правилом 1, на вході, що інвертує, ОУ теж діє вхідна напруга V i, Яке безпосередньо передається на вихід схеми. Отже, V o = V i, та вихідна напруга відстежує (повторює) вхідну напругу. Багато аналого-цифрових перетворювачів вхідний опір залежить від значення аналогічного вхідного сигналу. За допомогою повторювача напруги забезпечується сталість вхідного опору.

6.2.2. Суматори

Інвертуючий підсилювач може підсумовувати кілька вхідних напруг. Кожен вхід суматора з'єднується з входом ОУ, що інвертує, через зважуючий резистор. Інвертуючий вхід називається підсумовуючим вузлом, оскільки тут підсумовуються всі вхідні струми та струм зворотного зв'язку. Базова принципова схема підсумовуючого підсилювача представлена ​​на малюнку 6.8.

Як і в звичайному інвертуючому підсилювачі, напруга на вході, що інвертує, повинна бути дорівнює нулю, отже, дорівнює нулю і струм, що втікає в ОУ. Таким чином,

Рисунок 6.8 – Базова принципова схема підсилювача підсумовування

Так як на вході, що інвертує, діє нульова напруга, то після відповідних підстановок, отримуємо:

Резистор R fвизначає загальне посилення схеми. Опір R 1 , R 2 ,...R nзадають значення вагових коефіцієнтів та вхідних опорів відповідних каналів.

6.2.3. Інтегратори

Інтегратор - це електронна схема, яка виробляє вихідний сигнал, пропорційний інтегралу (за часом) від вхідного сигналу.

Рисунок 6.9 – Принципова схема аналогового інтегратора

На малюнку 6.9 показано принципову схему простого аналогового інтегратора. Один висновок інтегратора приєднано до підсумовуючого вузла, а інший – до виходу інтегратора. Отже, напруга на конденсаторі одночасно є вихідною напругою. Вихідний сигнал інтегратора не вдається описати простою залежністю алгебри, оскільки при фіксованій вхідній напругі вихідна напруга змінюється зі швидкістю, що визначається параметрами V i, Rі З. Таким чином, для того щоб знайти вихідну напругу, потрібно знати тривалість дії вхідного сигналу. Напруга на спочатку розрядженому конденсаторі:

де i f- через конденсатор та t i- Час інтегрування. Для позитивного V iмаємо i f = V /R. Оскільки i f = i iто з урахуванням інверсії сигналу отримуємо:

З цього співвідношення випливає, що V oвизначається інтегралом (зі зворотним знаком) від вхідної напруги в інтервалі від 0 до t i, помноженим на масштабний коефіцієнт 1/ RС. Напруга V ic– це напруга на конденсаторі в початковий час ( t = 0).

6.2.4. Диференціатори

Диференціатор виробляє вихідний сигнал, пропорційний швидкості зміни часу вхідного сигналу. На малюнку 6.10 показано принципову схему простого диференціатора.

Рисунок 6.10 – Принципова схема диференціатора

Струм через конденсатор дорівнює:

Якщо похідна dV i /dtпозитивна, струм i iтече в такому напрямку, що формується негативна вихідна напруга V o. Таким чином,

Цей метод диференціювання сигналу здається простим, але за його практичної реалізації виникають проблеми із забезпеченням стійкості схеми на високих частотах. Не всякий ОУ придатний для використання у диференціаторі. Критерієм вибору є швидкодія ОУ: потрібно вибирати ОУ з високою максимальною швидкістю наростання вихідної напруги та високим значенням добутку коефіцієнта посилення на ширину смуги. Добре працюють у диференціаторах швидкодіючі ОУ на польових транзисторах.

6.2.5. Компаратори

Компаратор - це електронна схема, яка порівнює дві вхідні напруги та виробляє вихідний сигнал, що залежить від стану входів. Базова принципова схема компаратора показано малюнку 6.11.

Рисунок 6.11 – Принципова схема компаратора

Як бачимо, тут ОУ працює із розімкнутою петлею зворотного зв'язку. На один із його входів подається опорна напруга, на інший – невідома (порівнювана) напруга. Вихідний сигнал компаратора вказує: вище або нижче за рівень опорної напруги знаходиться рівень невідомого вхідного сигналу. У схемі малюнку 6.11 опорна напруга V rподається на неінвертуючий вхід, а на вхід, що інвертує, надходить невідомий сигнал V i.

При V i > V rна виході компаратора встановлюється напруга V 0=-V r(Негативна напруга насичення). У протилежному випадку отримуємо V 0 = +V r. Можна змінити місцями входи – це призведе до інверсії вихідного сигналу.

6.3. Комутація вимірювальних сигналів

В інформаційно-вимірювальній техніці при реалізації аналогових вимірювальних перетворень часто доводиться здійснювати електричні з'єднання між двома і більш точками вимірювальної схеми з метою викликати необхідний перехідний процес, розсіяти запасну реактивним елементом енергію (наприклад, розрядити конденсатор), підключити джерело живлення вимірювального ланцюга, включити комірку пам'яті, взяти вибірку безперервного процесу під час дискретизації тощо. Крім того, багато вимірювальних засобів здійснюють вимірювальні перетворення послідовно над великим числом електричних величин, розподілених у просторі. Для реалізації сказаного використовуються вимірювальні комутатори та вимірювальні ключі.

Вимірювальним комутаторомназивається пристрій, який перетворює просторово рознесені аналогові сигнали на сигнали, розділені в часі, і навпаки.

Вимірювальні комутатори аналогових сигналів характеризуються такими параметрами:

- динамічним діапазоном комутованих величин; похибкою коефіцієнта передачі;

Швидкодія (частотою перемикання або часом, необхідним для виконання однієї комутаційної операції); числом комутованих сигналів;

Граничним числом перемикань (для комутаторів із контактними вимірювальними ключами) .

Залежно від типу використовуваних у комутаторі вимірювальних ключів різняться контактніі безконтактнікомутатори. Вимірювальний ключ є двополюсником з явно вираженою нелінійністю вольт-амперної характеристики. Перехід ключа з одного стану (закритого) до іншого (відкритого) виконується за допомогою керуючого елемента.

6.4. Аналого-цифрове перетворення

Аналого-цифрове перетворення становить невід'ємну частину вимірювальної процедури. У приладах ця операція відповідає зчитуванню числового результату експериментатором. У цифрових та процесорних вимірювальних засобах аналого-цифрове перетворення виконується автоматично, а результат або надходить безпосередньо на індикацію, або вводиться в процесор для виконання наступних вимірювальних перетворень у числовій формі.

Методи аналого-цифрового перетворення у вимірах розроблені глибоко та ґрунтовно та зводяться до подання миттєвих значень вхідного впливу у фіксовані моменти часу відповідною кодовою комбінацією (числом). Фізичну основу аналого-цифрового перетворення становить стробування та порівняння з фіксованими опорними рівнями. Найбільшого поширення набули АЦП порозрядного кодування, послідовного рахунку, стежить врівноваження та інших. До питань методології аналого-цифрового перетворення, які пов'язані з тенденціями розвитку АЦП та цифрових вимірювань на найближчі роки відносяться, зокрема:

Усунення неоднозначності зчитування в найбільш швидкодіючих АЦП зіставлення, що набувають все більшого поширення з розвитком інтегральної технології;

Досягнення стійкості до збоїв та покращення метрологічних характеристик АЦП на основі надлишкової системи числення Фібоначчі;

Застосування аналого-цифрового перетворення методу статистичних випробувань.

6.4.1 Цифрові, аналогові та аналого-цифрові перетворювачі

Цифроаналогові (ЦАП) та аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) є невід'ємною частиною автоматичних систем контролю управління та регулювання. Крім того, оскільки переважна більшість вимірюваних фізичних величин є аналоговими, а їхня обробка індикація та реєстрація, як правило, здійснюються цифровими методами, ЦАП та АЦП знайшли широке застосування в автоматичних засобах вимірювань. Так, ЦАП та АЦП входять до складу цифрових вимірювальних приладів (вольтметрів, осцилографів, аналізаторів спектру, кореляторів тощо), програмованих джерел живлення, дисплеїв на електроннопроменевих трубках, графопобудівників, радіолокаційних систем установок для контролю елементів та мікросхем, є важливими компонентами різних перетворювачів та генераторів, пристроїв введення-виведення інформації ЕОМ. Широкі перспективи застосування ЦАП та АЦП відкриваються у телеметрії та телебаченні. Серійний випуск малогабаритних і щодо дешевих ЦАП і АЦП дозволить ще ширшого використання методів дискретно безперервного перетворення у науці та техніці.

Існує трирізновиди конструктивно-технологічного виконання ЦАП та АЦП: модульне, гібриднеі інтегральне.

При цьому частка виробництва інтегральних схем (ПС) ЦАП та АЦП у загальному обсязі їх випуску безперервно зростає, чому значною мірою сприяє широке поширення мікропроцесорів та методів цифрової обробки даних.

ЦАП– пристрій, який створює на виході аналоговий сигнал (напруга чи струм), пропорційний вхідному цифровому сигналу. При цьому значення вихідного сигналу залежить від значення опорної напруги U on, Що визначає повну шкалу вихідного сигналу Якщо в якості опорної напруги використовувати будь-який аналоговий сигнал, вихідний сигнал ЦАП буде пропорційний добутку вхідних цифрового і аналогового сигналів. В АЦП цифровий код на виході визначається ставленням вхідного аналогового сигналу, що перетворюється, до опорного сигналу, що відповідає повній шкалі. Це співвідношення виконується і в тому випадку, якщо опорний сигнал змінюється за законом. АЦП можна як вимірник відносин чи дільник напруг із цифровим виходом.

6.4.2. Принципи дії, основні елементи та структурні схеми АЦП

В даний час розроблено велику кількість типів АЦП, що задовольняє різноманітні вимоги. В одних випадках переважаючою вимогою є висока точність, в інших – швидкість перетворення.

За принципом дії всі існуючі типи АЦП можна поділити на дві групи:

ü АЦП з порівнянням вхідного сигналу, що перетворюється, з дискретними рівнями напруг;

ü АЦП інтегруючого типу.

В АЦП з порівнянням вхідного перетворюваного сигналу з дискретними рівнями напруги використовується процес перетворення, сутність якого полягає у формуванні напруги з рівнями, еквівалентними відповідним цифровим кодам, і порівняння цих рівнів напруги з вхідною напругою з метою визначення цифрового еквівалента вхідного сигналу. При цьому рівні напруги можуть формуватися одночасно, послідовно або комбінованим способом.

АЦП послідовного рахунку зі ступінчастою пилкоподібною напругою є одним із найпростіших перетворювачів (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12 – Структурна схема АЦП послідовного рахунку

СС – схема порівняння; Сч - лічильник імпульсів; РП – регістр пам'яті; ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач.

За сигналом "Пуск" лічильник встановлюється в нульовий стан, після чого в міру надходження на його вхід тактових імпульсів із частотою f Tлінійно-ступінчасто зростає вихідна напруга ЦАП. При досягненні напругою Uвих значення Uвх схема порівняння припиняє підрахунок імпульсів у лічильнику Зч, а код із виходів останнього заноситься в регістр пам'яті. Розрядність і роздільна здатність таких АЦП визначається розрядністю і роздільною здатністю використовуваного в його складі ЦАП. Час перетворення залежить від рівня вхідної напруги, що перетворюється. Для вхідної напруги, що відповідає значенню повної шкали, Згод має бути заповнений і при цьому він повинен сформувати на вході ЦАП код повної шкали. Це вимагає для 11-розрядного ЦАП часу перетворення (2 n-1) разів більше за період тактових імпульсів. Для швидкого аналого-цифрового перетворення використання таких АЦП недоцільно.

У слідчому АЦП (рисунок 6.13) підсумовуючий Згод замінено на реверсивний лічильник РСгод, щоб відслідковувати вхідну напругу, що змінюється. Вихідний сигнал КН визначає напрямок рахунку залежно від того, що перевищує чи ні вхідна напруга АЦП вихідна напруга ЦАП.

Рисунок 6.13 – Структурна схема АЦП слідкуючого типу

Перед початком вимірювань РСгод встановлюється у стан, що відповідає середині шкали (01...1). Перший цикл перетворення слідкуючого АЦП аналогічний циклу перетворення на АЦП послідовного рахунку. Надалі цикли перетворення істотно скорочуються, оскільки даний АЦП встигає відстежити малі відхилення вхідного сигналу за кілька тактових періодів, збільшуючи або зменшуючи кількість імпульсів, записане в РСгод, залежно від знака неузгодженості поточного значення напруги, що перетворюється Uвх та вихідної напруги ЦАП.

АЦП послідовного наближення (порозрядного врівноваження) знайшли найбільш широке поширення в силу досить простої їх реалізації при одночасному забезпеченні високої роздільної здатності, точності та швидкодії, мають дещо меншу швидкодію, але істотно більшу роздільну здатність у порівнянні з АЦП, що реалізують метод паралельного перетворення (рисунок 6). ).

Для підвищення швидкодії керуючого пристрою використовується розподільник імпульсів РІ та регістр послідовного наближення. Порівняння вхідної напруги з опорним (напругою зворотного зв'язку ЦАП) ведеться, починаючи з величини, що відповідає старшому розряду двійкового коду, що формується.

При пуску АЦП за допомогою РІ встановлюється вихідний стан РПП: 1000...0. При цьому на виході ЦАП формується напруга, яка відповідає половині діапазону перетворення, що забезпечується включенням його старшого розряду.

Рисунок 6.14 – Структурна схема АЦП порозрядного врівноважування

СС – схема порівняння: Т – тригер, РПП – регістр послідовного наближення; РІ – розподільник імпульсів.

Якщо вхідний сигнал менше, ніж сигнал від ЦАП, у наступному такті за допомогою РПП на цифрових входах ЦАП формується код 0100...0, що відповідає включенню 2-го старшинства розряду. В результаті вихідний сигнал ЦАП зменшується вдвічі.

Якщо вхідний сигнал перевищує сигнал від ЦАП, черговий такт забезпечує формування коду 0110...0 на цифрових входах ЦАП і включення додаткового 3-го розряду. При цьому вихідна напруга ЦАП, що зросла у півтора рази, знову порівнюється з вхідною напругою тощо. Описана процедура повторюється nраз (де n- Число розрядів АЦП).

В результаті на виході ЦАП сформується напруга, що відрізняється від вхідного не більше ніж на одиницю молодшого розряду ЦАП. Результат перетворення знімається із виходу РПП.

Перевагою даної схеми є можливість побудови багаторозрядних (до 12 розрядів і вище) перетворювачів порівняно високої швидкодії (з часом перетворення порядку кілька сотень наносекунд).

В АЦП безпосереднього зчитування (паралельного типу) (малюнку 6.15) вхідний сигнал одночасно прикладається до входів всіх КН, число тяких визначається розрядністю АЦП і так само m = 2n-1, де n-Кількість розрядів АЦП. У кожному КН сигнал порівнюється з опорною напругою, що відповідає вазі певного розряду та знімається з вузлів резисторного дільника, що живиться від ІОН.

Вихідні сигнали КН обробляються логічним дешифратором, що виробляє паралельний код, що є цифровим еквівалентом вхідної напруги. Подібні АЦП мають найвищу швидкодію. Нестача таких АЦП полягає в тому, що зі зростанням розрядності кількість необхідних елементів практично подвоюється, що ускладнює побудову багаторозрядних АЦП такого типу. Точність перетворення обмежується точністю та стабільністю КН та резисторного дільника. Щоб збільшити розрядність при високій швидкодії реалізують двокаскадні АЦП, при цьому з виходів другого ступеня Дш знімаються молодші розряди вихідного коду, а з виходів Дш першого ступеня - старші розряди.

Рисунок 6.15 – Структурна схема паралельного АЦП

АЦП з модуляцією тривалості імпульсу(однотактний інтегруючий)

АЦП характеризується тим, що рівень вхідного аналогового сигналу Uвх перетворюється на імпульс, тривалість якого tімп є функцією значення вхідного сигналу і перетворюється на цифрову форму за допомогою підрахунку числа періодів опорної частоти, які укладаються між початком та кінцем імпульсу. Вихідна напруга інтегратора під дією підключеного до його входу U onзмінюється від нульового рівня зі швидкістю:

У момент, коли вихідна напруга інтегратора стає рівним вхідному Uвх, КН спрацьовує, у результаті закінчується формування тривалості імпульсу, протягом якого у лічильниках АЦП відбувається підрахунок числа періодів опорної частоти.

Тривалість імпульсу визначається часом, за який напруга Uвх змінюється від нульового рівня до Uвх:

Достоїнство даного перетворювача полягає в його простоті, а недоліки – щодо низької швидкодії і низької точності.

Рисунок 6.15 – Структурна схема однотактного інтегруючого АЦП

Питання контролю засвоєння знань:

1 Які фізичні принципи використовують у первинних перетворювачах?

2 Як класифікують ІП за видом вимірюваної величини?

3 Основні критерії узгодження первинних перетворювачів з об'єктом виміру.

4 Структура ІП, принципи дії, функція перетворення та особливості застосування.

5 Поясніть базові схемні блоки на операційних підсилювачах (інвертуючі та неінвертуючі підсилювачі, повторювачі напруги тощо).

6 Якими є метрологічні характеристики аналогових обчислювачів (суматорів, інтеграторів, диференціаторів)?

7 Вимірювальні комутатори, їх параметри, еквівалентні схеми, позначення на важливих схемах.

8 Реалізація аналого-цифрового перетворення на АЦП послідовного рахунку.

9 Принципи дії. Основні елементи, структурні схеми та характеристики АЦП та ЦАП.

Найважливішими метрологічними характеристиками перетворювачів є: номінальна статична характеристика перетворення, чутливість, основна похибка, додаткові похибки або функції впливу, варіація вихідного сигналу, вихідний опір, динамічні характеристики тощо.

До найважливіших неметрологічних характеристик відносять габарити, масу, зручність монтажу та обслуговування, вибухобезпечність, стійкість до механічних, теплових, електричних та інших навантажень, надійність, вартість виготовлення та експлуатації тощо.

Залежно від виду вихідного сигналу всі вимірювальні перетворювачі поділяють на параметричніі генераторні.Їх класифікують також за принципом дії. Нижче розглядаються лише вимірювальні перетворювачі, які отримали найбільше застосування.

13.1 Параметричні вимірювальні перетворювачі

Загальні відомості.У параметричних перетворювачах вихідною величиною є параметр електричного ланцюга (R, L, М, З).При використанні параметричних перетворювачів необхідно додаткове джерело живлення, енергія якого використовується для утворення вихідного сигналу перетворювача.

Реостатні перетворювачі.Реостатні перетворювачі ґрунтуються на зміні електричного опору провідника під впливом вхідної величини – переміщення. Реостатний перетворювач є реостат, щітка (рухливий контакт) якого переміщується під впливом неелектричної величини, що вимірювається. На рис. 11-5 схематично показані деякі варіанти конструкцій реостатних перетворювачів для кутового (рис. 11-5, а)та лінійного (рис. 11-5, б і в) переміщень. Перетворювач складається з обмотки, нанесеної на каркас, та щітки. Для виготовлення каркасів застосовуються діелектрики та метали. Дріт для обмотки виконують із сплавів (сплав платини з іридієм, константан, ніхром і фехраль). Для обмотки зазвичай використовують ізольований провід. Після виготовлення обмотки ізоляцію дроту зчищають у місцях зіткнення його зі щіткою. Щітку перетворювача виконують або з дротів, або з плоских пружних смужок, причому використовують як чисті метали (платина, срібло), так і сплави (платина з іридієм, фосфориста бронза тощо).

Рис. 11-5. Реостатні перетворювачі для кутових (а), лінійних (б)переміщень та для функціонального перетворення лінійних переміщень (в)

Габарити перетворювача визначаються значенням вимірюваного переміщення, опором обмотки та потужністю, що виділяється в обмотці.

Для отримання нелінійної функції перетворення застосовують функціональні реостатні перетворювачі. Потрібний характер перетворення часто досягається профільуванням каркасу перетворювача (рис. 11-5, в).

У реостатних перетворювачах статична характеристика перетворення має ступінчастий характер, так як опір змінюється стрибками, рівними опору одного витка, що викликає похибку. Іноді застосовують реохордні перетворювачі, у яких щітка ковзає вздовж осі дроту. У цих перетворювачів немає зазначеної похибки. Реостатні перетворювачі включають у вимірювальні ланцюги у вигляді рівноважних та нерівноважних мостів, дільників напруги тощо.

До переваг перетворювачів відноситься можливість отримання високої точності перетворення, значних за рівнем вихідних сигналів і відносна простота конструкції. Недоліки - наявність ковзного контакту, необхідність щодо великих його переміщень, котрий іноді значного зусилля для переміщення.

Застосовують реостатні перетворювачі для перетворення порівняно великих переміщень та інших неелектричних величин (зусилля, тиску тощо), які можуть бути перетворені на переміщення.

Тензочутливі перетворювачі (тензорезистори).В основу роботи перетворювачів покладено тензоефект, що полягає в зміні активного опору провідника (напівпровідника) під дією механічної напруги і деформації, що викликається в ньому.

Рис. 11-6. Тензочутливий дротяний перетворювач

Якщо дріт піддати механічному впливу, наприклад, розтягуванню, то опір його зміниться. Зміна опору дроту при механічному впливі на нього пояснюється зміною геометричних розмірів (довжини, діаметра) та питомого опору матеріалу.

Тензочутливі перетворювачі, що широко застосовуються в даний час (рис. 11-6), являють собою тонкий зигзагоподібно покладений і приклеєний до смужки паперу (підкладці /) дріт 2 (дротяні ґрати). Перетворювач включають в ланцюг за допомогою приварюваних або припаюваних висновків 3. Перетворювач наклеюють на поверхню досліджуваної деталі так, щоб напрямок очікуваної деформації збігалося з поздовжньою віссю дротяної решітки.

Для виготовлення перетворювачів застосовують головним чином константановий дріт діаметром 0,02-0,05 мм. (S == 1,9 – 2,1). Константан має малий температурний коефіцієнт електричного опору, що дуже важливо, так як зміна опору перетворювачів при деформаціях, наприклад, сталевих деталей порівняно зі зміною опору перетворювача при зміні температури. Як підкладку використовують тонкий (0,03-0,05 мм) папір, а також плівку лаку або клею, а при високих температурах - шар цементу.

Застосовують також фольгові перетворювачі, у яких замість дроту використовується фольга і плівкові тензорезистори, одержувані шляхом сублімації тензочутливого матеріалу з подальшим осадженням його на підкладку.

Для наклеювання дроту на підкладку та всього перетворювача на деталь застосовують клеї (розчин целулоїду в ацетоні, клей БФ-2, БФ-4, бакелітовий тощо). Для високих температур (вище 200 ° С) використовують жаростійкі цементи, кремнійорганічні лаки та клеї тощо.

Перетворювачі виконують різні розміри в залежності від призначення. Найбільш часто використовують перетворювачі з довжиною решітки (базою) від 5 до 50 мм, що мають опір 30-500 Ом.

Зміна температури викликає зміну характеристики перетворення тензорезисторів, що пояснюється температурною залежністю опору перетворювача та відмінністю температурних коефіцієнтів лінійного розширення матеріалу тензорезистора та досліджуваної деталі. Вплив температури зазвичай усувається шляхом застосування відповідних методів температурної компенсації.

Наклеєний тензочутливий перетворювач неможливо зняти з однієї деталі та наклеїти на іншу. Тому визначення характеристик перетворення (коефіцієнта S) вдаються до вибіркової градуювання перетворювачів, що дає значення коефіцієнта S з похибкою ±1 %. Методи визначення характеристик тензорезисторів регламентовані стандартом. Переваги цих перетворювачів - лінійність статичної характеристики перетворення, малі габарити та маса, простота конструкції. Недоліком є ​​мала чутливість.

У тих випадках, коли потрібна висока чутливість, знаходять застосування тензочутливі перетворювачі, виконані у вигляді смужок з напівпровідникового матеріалу. Коефіцієнт S у таких перетворювачів досягає кількох сотень. Однак відтворюваність параметрів напівпровідникових перетворювачів погана. В даний час серійно випускають інтегральні напівпровідникові тензорезистори, що утворюють міст або напівміст з елементами термокомпенсації.

Як вимірювальні ланцюги для тензорезисторів використовують рівноважні і нерівноважні мости. Тензорезистори застосовують для вимірювання деформацій та інших неелектричних величин: зусиль, тисків, моментів тощо.

Термочутливі перетворювачі (терморезистори). Принцип дії перетворювачів ґрунтується на залежності електричного опору провідників або пвлупровідників від температури.

Між терморезистором та досліджуваним середовищем у процесі вимірювання відбувається теплообмін. Так як терморезистор при цьому включений в електричний ланцюг, за допомогою якого вимірюють його опору, то по ньому протікає струм, що виділяє в ньому теплоту. Теплообмін терморезистора з середовищем відбувається через теплопровідність середовища та конвекції в ній, теплопровідність самого терморезистора та арматури, до якої він кріпиться, і, нарешті, через випромінювання. Інтенсивність теплообміну, а отже, і температура терморезистора залежать від його геометричних розмірів та форми, від конструкції захисної арматури, від складу, щільності, теплопровідності, в'язкості та інших фізичних властивостей газового чи рідкого середовища, навколишнього терморезистор, а також від температури та швидкості переміщення середовища .

Рис. 11-7. Пристрій (а) та зовнішній вигляд арматури (б) платинового терморезистора

Таким чином, залежність температури, а отже, і опору терморезистора від перерахованих вище факторів може бути використана для вимірювання різних неелектричних величин, що характеризують газове або рідке середовище. При конструюванні перетворювача прагнуть до того, щоб теплообмін терморезистора з середовищем в основному визначався неелектричною величиною, що вимірюється.

За режимом роботи терморезистори бувають перегрівні та без навмисного перегріву. У перетворювачах без перегріву струм, що проходить через терморезистор, практично не викликає перегріву, і температуру останнього визначає температура середовища; ці перетворювачі застосовують для вимірювання температури. У перегрівних перетворювачах електричний струм викликає перегрів, що залежить від властивостей середовища. Перегрівні перетворювачі використовують для вимірювання швидкості, щільності, складу середовища і т. д. Оскільки перегрівні терморезистори впливає температура середовища, зазвичай застосовують схемні методи компенсації цього впливу.

Для вимірювання температури найбільш поширені терморезистори, виконані з платинового або мідного дроту.

Стандартні платинові терморезистори застосовують для вимірювання температури в діапазоні від -260 до + 1100 ° С, мідні - в діапазоні від - 200 до +200 ° С (ГОСТ 6651-78). Низькотемпературні платинові терморезистори (ГОСТ 12877-76) застосовують для вимірювання температури в межах від -261 до - 183 °С.

На рис. 11-7, апоказано влаштування платинового терморезистора. У каналах керамічної трубки 2 розташовані дві (або чотири) секції спіралі 3 із платинового дроту, з'єднані між собою послідовно. До кінців спіралі припаюють висновки 4, використовувані для включення терморезистора у вимірювальний ланцюг. Кріплення висновків та герметизацію керамічної трубки виробляють глазур'ю/. Канали трубки засипають порошком безводного оксиду алюмінію, що виконує роль ізолятора та фіксатора спіралі. Порошок безводного оксиду алюмінію, що має високу теплопровідність та малу теплоємність, забезпечує хорошу передачу теплоти та малу інерційність терморезистора. Для захисту терморезистора від механічних та хімічних впливів зовнішнього середовища його поміщають у захисну арматуру (рис. 11-7 б) з нержавіючої сталі.

Початкові опори (при °С) платинових стандартних терморезисторів рівні 1, 5, 10, 46, 50, 100 і 500 Ом, мідних - 10, 50, 53 і 100 Ом.

Допустиме значення струму, що протікає терморезистором при включенні його у вимірювальний ланцюг, має бути таким, щоб зміна опору терморезистора при нагріванні не перевищувала 0,1 % початкового опору.

Статичні характеристики перетворення у вигляді таблиць (градуювальних) та відхилення цих характеристик для стандартних терморезисторів приведені в ГОСТ 6651-78.

Крім платини та міді, іноді для виготовлення терморезисторів використовують нікель.

Для вимірювання температури застосовують також напівпровідникові терморезистори (термістори) різних типів, які характеризуються більшою чутливістю (ТКС термі-)

сторів негативний і при 20 ° С в 10-15 разів перевищує ТКС міді і платини) і мають більш високі опори (до 1 МОм) при дуже малих розмірах. Недолік термісторів - погана відтворюваність та нелінійність характеристики перетворення:

де rtі Ro- Опір термістора при температурах Ті Те; То- Початкова температура робочого діапазону; В- Коефіцієнт.

Термістори використовують у діапазоні температур від -60 до +120°С.

Для вимірювання температури від -80 до -f-150 °С застосовують термодіоди та термотранзистори, у яких під дією температури змінюється опір р- я-переходу та падіння напруги на цьому переході. Чутливість термотранзистора за напругою 1,5-2,0 мВ/К, що перевищує чутливість стандартних термопар (див. табл. 11-1). Ці перетворювачі зазвичай включають у мостові ланцюги та ланцюги у вигляді дільників напруги.

Достоїнствами термодіодів та термотранзисторів є висока чутливість, малі розміри та мала інерційність, висока надійність та дешевизна; недоліками - вузький температурний діапазон та погана відтворюваність статичної характеристики перетворення. Вплив останнього вади зменшують застосуванням спеціальних ланцюгів.

Теплову інерційність стандартних терморезисторів згідно з ГОСТ 6651-78 характеризують показником теплової інерції в^, що визначається як час, необхідний для того, щоб при внесенні перетворювача в середу з постійною температурою різниця температур середовища та будь-якої точки внесеного в неї перетворювача стала рівною 0,37 того значення , що вона мала в момент настання регулярного теплового режиму. Показник теплової інерції визначають у тій частині кривої перехідного теплового процесу перетворювача, що відповідає регулярному режиму, тобто має експоненційний характер (у напівлогарифмічному масштабі – пряма лінія). Значення е^ для різних типів стандартних перетворювачів знаходиться в межах від кількох десятків секунд до кількох хвилин.

Коли необхідні малоінерційні терморезистори, для їх виготовлення використовують дуже тонкий провід (мікропровід) або застосовують термістори малого обсягу (бусинкові) або термотранзистори.

Рис. 11-8. Перетворювач газоаналізатора, що базується на принципі вимірювання теплопровідності

Рос. 11-9. Залежність теплопровідності газу від тиску

Терморезистори застосовують у приладах для аналізу газових сумішей. Багато газових сумішей відрізняються один від одного і від повітря теплопровідністю.

У приладах для газового аналізу – газоаналізаторах – для вимірювання теплопровідності використовують перегрівний платиновий терморезистор (мал. 11-8), поміщений у камеру 2 з аналізованим газом. Конструкція терморезистора, арматури та камери, а також значення нагрівального струму вибирають такими, щоб теплообмін із середовищем здійснювався в основному за рахунок теплопровідності газового середовища.

Для виключення впливу зовнішньої температури, крім робочої, використовують компенсаційну камеру з терморезистром, заповнену постійним за складом газом. Обидві камери виконують як єдиного блоку, що забезпечує камерам однакові температурні умови. Робочий та компенсаційний терморезистори при вимірах включають у сусідні плечі моста, що призводить до компенсації впливу температури.

Терморезистори застосовують у приладах для вимірювання ступеня розрідженості. На рис. 11-9 показана залежність теплопровідності газу, що знаходиться між тілами Аі Б,від його тиску.

Таким чином, теплопровідність газу стає залежною від числа молекул в одиниці об'єму, тобто від тиску (ступеня розрідженості). Залежність теплопровідності газу від тиску використовують у вакуумметрах – приладах для вимірювання ступеня розрідженості.

Для вимірювання теплопровідності у вакуумметрах використовують металеві (платинові) та напівпровідникові терморезистори, що поміщаються у скляний або металевий балон, який з'єднують із контрольованим середовищем.

Терморезистори застосовують у приладах для вимірювання швидкості газового потоку – термоанемометрах. Температура перегрівного терморезистора, що встановилася на шляху газового потоку, залежить від швидкості потоку. В цьому випадку основним шляхом теплообміну терморезистора із середовищем буде конвекція (примусова). Зміна опору терморезистора внаслідок віднесення теплоти з його поверхні середовищем, що рухається, функціонально пов'язане зі швидкістю середовища.

Конструкцію та тип терморезистора, арматуру та нагрівальний терморезистор струм вибирають такими, щоб були знижені або виключені всі шляхи теплообміну, крім конвективного.

Перевагами термоанемометрів є висока чутливість та швидкодія. Ці прилади дозволяють вимірювати швидкості від 1 до 100-200 м/с при використанні вимірювального ланцюга, за допомогою якого температура терморезистора автоматично підтримується майже незмінною.

Електролітичні перетворювачі. Електролітичні перетворювачі ґрунтуються на залежності електричного опору розчину електроліту від його концентрації. Здебільшого їх застосовують для вимірювання концентрацій розчинів.

На рис. 11-10 для прикладу показані графіки залежностей питомої електричної провідності деяких розчинів електролітів від концентрації зрозчиненої речовини. З цього малюнка випливає, що у певному діапазоні зміни концентрації залежність електричної провідності від концентрації однозначна і може бути використана для визначення с.

Рис. 11-10. Залежність питомої електричної провідності розчинів електролітів від концентрації розчиненої речовини

Рис. 11-11. Лабораторний електролітичний перетворювач

Перетворювач, що застосовується в лабораторних умовах для вимірювання концентрації, є посудиною з двома електродами (електролітичний осередок) (рис. 11-11). Для безперервних промислових вимірювань перетворювачі виконують проточними, причому часто використовують конструкції, в яких роль другого електрода грають стінки судини (металеві).

Електрична провідність розчинів залежить від температури. Таким чином, при використанні електролітичних перетворювачів необхідно усувати вплив температури. Це завдання вирішують шляхом стабілізації температури розчину за допомогою холодильника (нагрівача) або застосування ланцюгів температурної компенсації з мідними терморезисторами, так як температурні коефіцієнти провідності міді та розчинів електролітів мають протилежні знаки.

При проходженні постійного струму через перетворювач відбувається електроліз розчину, що призводить до викривлення результатів вимірювання. Тому вимірювання опору розчину зазвичай проводять на змінному струмі (700-1000 Гц) найчастіше за допомогою мостових ланцюгів.

Індуктивні перетворювачі. Принцип дії перетворювачів ґрунтується на залежності індуктивності або взаємної індуктивності обмоток на магнітопроводі від положення, геометричних розмірів та магнітного стану елементів їх магнітного ланцюга.

Рис. 11-12. Магнітопровід із зазорами та двома обмотками

Індуктивність та взаємну індуктивність можна змінювати, впливаючи на довжину б, перетин повітряної ділянки магнітопроводу s, на втрати потужності в магнітопроводі та іншими шляхами. Цього можна досягти, наприклад, переміщенням рухомого сердечника (якоря) / (рис. 11-12) щодо нерухомого 2, запровадженням немагнітної металевої пластини 3 у повітряний зазор тощо.

На рис. 11-13 схематично показані різні типи індуктивних перетворювачів. Індуктивний перетворювач (рис. 11-13 а) зі змінною довжиною повітряного зазору б характеризується нелінійною залежністю L = f(Б). Такий перетворювач зазвичай застосовують при переміщення якоря на 0,01-5 мм. Значно меншою чутливістю, але лінійною залежністю L = f(s) відрізняються перетворювачі зі змінним перерізом повітряного зазору (рис. 11-13, б).Ці перетворювачі використовують при переміщення до 10-15 мм.

Рис. 11-13. Індуктивні перетворювачі із змінною довжиною зазору (а), із змінним перерізом зазору (б),диференціальний (В),диференціальний трансформаторний (г), диференціальний трансформаторний з розімкненим магнітним ланцюгом (д)магнітопружний (е)

Якір в індуктивному перетворювачі зазнає зусилля (небажаного) тяжіння з боку електромагніту

де W m- Енергія магнітного поля; L- індуктивність перетворювача; / - Струм, що проходить через обмотку перетворювача.

Широко поширені індуктивні диференціальні перетворювачі (рис. 11-13, в),у яких під впливом вимірюваної величини одночасно і притому з різними знаками змінюються два зазори електромагнітів. Диференціальні перетворювачі у поєднанні з відповідним вимірювальним ланцюгом (зазвичай бруківкою) мають більш високу чутливість, меншу нелінійність характеристики перетворення, відчувають менший вплив зовнішніх факторів та знижене результуюче зусилля на якір з боку електромагніту, ніж недиференціальні перетворювачі.

На рис. 11-13, гпоказано схему включення диференціального індуктивного перетворювача, у якого вихідними величинами є взаємні індуктивності. Такі перетворювачі називають взаємно-індуктивними чи трансформаторними. При живленні первинної обмотки змінним струмом і при симетричному положенні якоря щодо електромагнітів ЕРС на вихідних затискачах дорівнює нулю. При переміщенні якоря на вихідних затискачах з'являється ЕРС.

Для перетворення порівняно великих переміщень (до 50-100 мм) застосовують трансформаторні перетворювачі із незамкненим магнітним ланцюгом (рис. 11-13, о).

Застосовують трансформаторні перетворювачі кута повороту, що складаються з нерухомого статора та рухомого ротора з обмотками. Обмотку статора живлять змінним струмом. Поворот ротора викликає зміну значення та фази, що наводиться в його обмотці ЕРС. Такі перетворювачі використовують для вимірювання великих кутових переміщень.

Для виміру малих кутових переміщень використовують індуктосини (рис. 11-14). Ротор / та статор 2 індуктосину забезпечують друкованими обмотками 3, мають вигляд радіального растру. Принцип дії індуктосину аналогічний описаному вище. Нанесенням обмоток друкованим способом вдається отримати велику кількість полюсних кроків обмотки, що забезпечує високу чутливість перетворювача зміни кута повороту.

Рис. 11-14. Пристрій (а) та вид друкованої обмотки (б)індуктосину

Якщо феромагнітний сердечник перетворювача піддавати механічному впливу F,то внаслідок зміни магнітної проникності матеріалу сердечника зміниться магнітний опір ланцюга, що спричинить зміну індуктивності. Lта взаємної індуктивності Мобмоток. На цьому принципі засновані магнітопружні перетворювачі (рис. 11-13, е).

Конструкція перетворювача визначається діапазоном переміщення, що вимірювається. Габарити перетворювача вибирають, виходячи з необхідної потужності вихідного сигналу.

Для вимірювання вихідного параметра індуктивних перетворювачів найбільше застосування отримали мостові (рівноважні та нерівноважні) ланцюги, а також компенсаційний (в автоматичних приладах) ланцюг для диференціальних трансформаторних перетворювачів.

Індуктивні перетворювачі використовують для перетворення переміщення та інших неелектричних величин, які можуть бути перетворені на переміщення (зусилля, тиск, момент тощо).

Порівняно з іншими перетворювачами переміщення індуктивні перетворювачі відрізняються значними за потужністю вихідними сигналами, простотою та надійністю у роботі.

Недолік їх - зворотний вплив перетворювача на об'єкт, що досліджується (вплив електромагніту на якір) і вплив інерції якоря на частотні характеристики приладу.

Рис. 11-15. Ємнісні перетворювачі зі змінною відстанню між пластинами (а), диференціальний (б), диференціальний зі змінною активною площею пластин (в) і з діелектричною проникністю середовища, що змінюється між пластинами (г)

Ємнісні перетворювачі.Ємнісні перетворювачі засновані на залежності електричної ємності конденсатора від розмірів, взаємного розташування обкладок і від діелектричної проникності середовища між ними.

На рис. 11-15 схематично показано пристрій різних ємнісних перетворювачів. Перетворювач на рис. 11-15, ає конденсатором, одна пластина якого переміщується під дією вимірюваної величини хщодо нерухомої пластини. Статична характеристика перетворення (б) нелінійна. Чутливість перетворювача зростає із зменшенням відстані 6. Такі перетворювачі використовують для вимірювання малих переміщень (менше 1 мм).

Мале робоче переміщення пластин призводить до похибки зміни відстані між пластинами при коливаннях температури. Вибором розмірів деталей перетворювача та матеріалів домагаються зниження цієї похибки.

У ємнісних перетворювачах виникає зусилля (небажане) тяжіння між пластинами

де W 3- Енергія електричного поля; Uі С - відповідно напруга та ємність між пластинами.

Застосовують також диференціальні перетворювачі (рис. 11-15 б), у яких є одна рухлива і дві нерухомі пластини. При дії вимірюваної величини ху цих перетворювачів одночасно змінюються ємності. На рис. 11-15, впоказаний диференціальний ємнісний перетворювач зі змінною активною площею пластин. Такий перетворювач використовують для вимірювання порівняно великих лінійних (більше 1 мм) та кутових переміщень. У цих перетворювачах легко отримати потрібну характеристику перетворення шляхом профілювання пластин.

Перетворювачі (e) застосовують для вимірювання рівня рідин, вологості речовин, товщини виробів з діелектриків тощо. Для прикладу (рис. 11-15 г)дано пристрій перетворювача ємнісного рівнеміра. Місткість між електродами, опущеними в посудину, залежить від рівня рідини, оскільки зміна рівня веде до зміни середньої діелектричної проникності середовища між електродами. Зміною конфігурації пластин можна отримати бажаний характер залежності показань приладу від об'єму (маси) рідини.

Для вимірювання вихідного параметра ємнісних перетворювачів застосовують мостові ланцюги та ланцюги з використанням резонансних контурів. Останні дозволяють створювати прилади з високою чутливістю, здатні реагувати на переміщення близько 10-7 мм. Ланцюги з ємнісними перетворювачами зазвичай живлять струмом підвищеної частоти (до десятків мегагерц), що викликане бажанням збільшити сигнал, що потрапляє у вимірювальний прилад, та необхідністю зменшити дії шунтування опору ізоляції.

Іонізаційні перетворювачі.Перетворювачі ґрунтуються на явищі іонізації газу або люмінесценції деяких речовин під дією іонізуючого випромінювання.

Якщо камеру, що містить газ, піддати опромінення, наприклад, р-променями, між електродами, включеними в електричний ланцюг (рис. 11-16), потече струм. Цей струм залежить від прикладеного до електродів напруги, від щільності та складу газового середовища, розміру камери та електродів, властивостей та інтенсивності іонізуючого випромінювання тощо. т.д.

Рис. 11-16. Схема іонізаційного перетворювача

Рис. 11-17. Вольт-амперна характеристика іонізаційного перетворювача

Як іонізуючі агенти застосовують а-, р- і у-промені радіоактивних речовин, значно рідше - рентгенівські промені і нейтронне випромінювання.

Для вимірювання ступеня іонізації використовують перетворювачі - іонізаційні камери та іонізаційні лічильники, дія яких відповідає різним ділянкам вольт-амперної характеристики газового проміжку між двома електродами. На рис. 11-17 показана залежність струму в камері (рис. 11-16) з постійним складом газу від прикладеної напруги Uта інтенсивності випромінювання. На ділянці АПоказники струму збільшується прямо пропорційно напрузі, потім зростання його сповільнюється і на ділянці Бдосягає насичення. Це вказує на те, що всі іони, що утворюються в камері, досягають електродів. На ділянці ВІонізаційний струм знову починає зростати, що викликається вторинною іонізацією при наголосах первинних електронів та іонів про нейтральні молекули. При подальшому збільшенні напруги (дільниця Г)іонізаційний струм перестає залежати від початкової іонізації і настає

безперервний розряд (ділянка Д),який не залежить від впливу радіоактивного випромінювання.

Ділянки А і Бвольт-амперні характеристики описують дію іонізаційних камер, а ділянки Ві Г -іонізаційних лічильників. Крім іонізаційних камер та лічильників, як іонізаційні перетворювачі застосовують сцинтиляційні (люмінесцентні) лічильники. Принцип дії цих лічильників ґрунтується на виникненні в деяких речовинах-фосфорах (активовані сріблом сірчистий цинк, сірчистий кадмій та ін.) - під дією радіоактивних випромінювань світлових спалахів (сцинтиляцій), які в лічильниках реєструються фотомножниками. Яскравість цих спалахів, отже, і струм фотоумножителя визначаються радіоактивним випромінюванням.

Вибір типу іонізаційного перетворювача залежить значною мірою від іонізуючого випромінювання.

Альфа-промені (ядра атома гелію) мають велику іонізуючу здатність, але мають малу проникаючу здатність. У твердих тілах а-промені поглинаються у дуже тонких шарах (одиниці-десятки мікрометрів). Тому при використанні а-променів а-випромінювач поміщають внутрішньо перетворювача.

Бета-промені є потік електронів (позитронів); вони мають значно меншу іонізуючу здатність, ніж а-промені, зате мають більш високу проникаючу здатність. Довжина пробігу у твердих тілах сягає кількох міліметрів. Тому випромінювач може розташовуватися як усередині, і поза перетворювача.

Зміна відстані між електродами, площі перекриття електродів або положення джерела радіоактивного випромінювання щодо іонізаційних камер або лічильників впливає на значення іонізаційного струму. Тому зазначені залежності використовують для вимірювання різних механічних та геометричних величин.

На рис. 11-18 як приклад показаний іонізаційний мембранний манометр, де / -випромінювач; 2 - мембрана; 3 - Нерухомий електрод, ізольований від мембрани. Між електродами 2 а 3додано різницю потенціалів, достатню для досягнення струму насичення. При зміні тиску рмембрана прогинається, змінюючи відстань між електродами та значення іонізаційного струму.

Рис. 11-18. Іонізаційний мембранний манометр

Рис. 11-19. Газорозрядний лічильник

Гамма-промені - електромагнітні коливання дуже малої довжини хвилі (10~ 8 -10~" см), що виникають при радіоактивних перетвореннях. Гамма-промені мають велику проникаючу здатність.

Конструкції іонізаційних камер та лічильників різноманітні та залежать від виду випромінювання.

Для реєстрації окремих частинок, а також вимірювання невеликих випромінювань широко застосовують так звані газорозрядні лічильники, дію яких описують ділянки Вта Г вольт-амперної характеристики. Пристрій газорозрядного лічильника показано на рис. 11-19. Лічильник складається з металевого циліндра /, всередині якого натягнутий тонкий вольфрамовий дріт 2. Обидва ці електроди поміщені у скляний циліндр 3 сінертним газом. При іонізації газу ланцюга лічильника з'являються імпульси струму, число яких підраховується.

Як джерела а-, р- і у-випромінювань зазвичай використовують радіоактивні ізотопи. Джерела випромінювання, що застосовуються у вимірювальній техніці, повинні мати значний період напіврозпаду та достатню енергію випромінювання (кобальт-60, стронцій-90, плутоній-239 та ін.).

Основна перевага приладів, що використовують іонізуючі випромінювання, полягає у можливості безконтактних вимірювань, що має велике значення, наприклад, при вимірюваннях в агресивних або вибухонебезпечних середовищах, а також серед, що знаходяться під великим тиском або мають високу температуру. Основний недолік цих приладів - необхідність застосування біологічного захисту за високої активності джерела випромінювання.

13.2 Генераторні вимірювальні перетворювачі

Загальні відомості.У генераторних перетворювачах вихідний величиною є ЕРС або заряд, функціонально пов'язані з неелектричною величиною, що вимірюється.

Термоелектричні перетворювачі.Ці перетворювачі засновані на термоелектричному ефекті, що виникає в ланцюзі термопари.

При різниці температур точок / та 2 з'єднання двох різнорідних провідників А і В(рис. 11-20, а), що утворюють термопару, в ланцюзі термопари виникає термо-ЕРС.

Для вимірювання термо-ЕРС електровимірювальний прилад (мілівольтметр, компенсатор) включають у коло термопари (рис. 11-20, б).Точку з'єднання провідників (електродів) називають робочим кінцем термопари, точки 2 і 2" - Вільними кінцями.

Щоб термо-ЕРС у ланцюгу термопари однозначно визначалася температурою робочого кінця, необхідно температуру вільних кінців термопари підтримувати однаковою та незмінною.

Рис. 11-20. Термопара (а) та спосіб включення приладу в ланцюг термопари (б)

Градуювання термоелектричних термометрів - приладів, які використовують термопари для вимірювання температури, проводять зазвичай при температурі вільних кінців °С. Градуювальні таблиці для стандартних термопар також складені за умови рівності температури вільних кінців °С. При практичному застосуванні термоелектричних термометрів температура вільних кінців термопари зазвичай не дорівнює О °С і тому необхідно вводити виправлення.

Для виготовлення термопар, що застосовуються в даний час для вимірювання температури, використовують переважно спеціальні сплави.

Для вимірювання високих температур використовують термопари типів ТПП, ТПР та ТВР. Термопари з благородних металів (ТПП та ТПР) застосовують при вимірах з підвищеною точністю. В інших випадках застосовують термопари із неблагородних металів (ТХА, ТХК).

Для захисту від зовнішніх впливів (тиску, агресивних газів тощо) електроди термопар поміщають у захисну арматуру, конструктивно схожу на арматуру терморезисторів (мал. 11-7, б).

Для зручності стабілізації температури вільних кінців іноді термопару подовжують за допомогою так званих подовжувальних проводів, виконаних або з відповідних термоелектродних матеріалів, або зі спеціально підібраних матеріалів, дешевших, ніж електродні, і задовольняють умові термоелектричної ідентичності з основною термопарою в діапазоні можливих температур зазвичай від Про до 100 ° С). Інакше кажучи, подовжувальні дроти повинні мати в зазначеному інтервалі температур таку саму залежність термо-ЕРС від температури, як і в основної термопари.

Інерційність термопар характеризують показником теплової інерції. Відомі конструкції малоінерційних термопар, у яких показник теплової інерції становить 5-20 с. Термопари у звичайній арматурі мають показник теплової інерції, що дорівнює декільком хвилинам.

Індукційні перетворювачі застосовують для вимірювання швидкості лінійних та кутових переміщень. Вихідний сигнал цих перетворювачів може бути проінтегрований або продиференційований у часі за допомогою електричних інтегруючих або диференціюючих пристроїв. Після цих перетворень інформативний параметр сигналу стає пропорційним відповідно переміщенню або прискоренню. Тому індукційні перетворювачі використовують також для вимірювання лінійних та кутових переміщень та прискорень.

Найбільше застосування індукційні перетворювачі отримали у приладах для вимірювання кутової швидкості (тахометрах) та у приладах для вимірювання параметрів вібрацій.

Індукційні перетворювачі для тахометрів є невеликі (1 -100 Вт) генератори постійного або змінного струму зазвичай з незалежним збудженням від постійного магніту, ротор яких механічно пов'язаний з випробуваним валом. При використанні генератора постійного струму про кутову швидкість судять по ЕРС генератора, а у разі застосування генератора змінного струму кутову швидкість можна визначити за значенням ЕРС або її частотою.

На рис. 11-21 показаний індукційний перетворювач для вимірювання амплітуди, швидкості та прискорення зворотно-поступального руху. Перетворювач являє собою циліндричну котушку /, що переміщається в кільцевому зазорі магнітопроводу 2. Циліндричний постійний магніт 3 створює в кільцевому зазорі постійне магнітне радіальне поле. Котушка при переміщенні перетинає силові лінії магнітного поля і в ній виникає ЕРС, пропорційна швидкості переміщення.

Рис. 11-21. Індукційний перетворювач

Похибки індукційних перетворювачів визначаються головним чином зміною магнітного поля в часі та за зміни температури, а також температурними змінами опору обмотки.

Основні переваги індукційних перетворювачів полягають у порівняльній простоті конструкції, надійності роботи та високій чутливості. Недолік - обмежений частотний діапазон вимірюваних величин.

П'єзоелектричні перетворювачі.Такі перетворювачі засновані на використанні прямого п'єзоелектричного ефекту, що полягає у появі електричних зарядів на поверхні деяких кристалів (кварцу, турмаліну, сегнетової солі та ін.) під впливом механічних напруг.

З кристала кварцу вирізається пластинка, грані якої мають бути перпендикулярні до оптичної осі. Oz,механічної осі Оута електричної осі Охкристала (рис. 11-22, а б).

F xвздовж електричної осі на гранях хз'являються заряди Q x = kF x ,де k- п'єзоелектричний коефіцієнт (модуль).

При дії на пластину зусилля F yвздовж механічної осі на тих же гранях хвиникають заряди Q y = kF y a/b,де аі b- Розміри граней пластини.

Механічна дія на пластину вздовж оптичної осі не викликає появи зарядів.

Пристрій п'єзоелектричного перетворювача для вимірювання змінного тиску газу показано на рис. 11-23. Тиск рчерез металеву мембрану / передається на затиснуті між металевими прокладками 2 кварцові платівки 3.

Рис. 11-22. Кристал кварцу (а) та платівка (б),вирізана з нього

Кулька 4 сприяє рівномірному розподілу тиску на поверхні кварцових пластинок. Середня прокладка з'єднана з 5 висновком, що проходить через втулку з хорошого ізоляційного матеріалу. При дії тиску рміж виведенням 5 і корпусом перетворювача виникає різниця потенціалів .

У п'єзоелектричних перетворювачах головним чином застосовують кварц, у якого п'єзоелектричні властивості поєднуються з високою механічною міцністю та високими ізоляційними якостями, а також із незалежністю п'єзоелектричної характеристики від температури в широких межах. Використовують поляризовану кераміку з титанату барію, титанату і цирконату свинцю.

Рис. 11-23. П'єзоелектричний перетворювач для вимірювання тиску

Розміри пластин та їх число вибирають виходячи з конструктивних міркувань та необхідного значення заряду.

Заряд, що виникає в п'єзоелектричному перетворювачі, «стікає» з ізоляції та вхідного ланцюга вимірювального приладу. Тому прилади, що вимірюють різницю потенціалів на п'єзоелектричних перетворювачах, повинні мати високий вхідний опір (1012-1015 Ом), що практично забезпечується застосуванням електронних підсилювачів з високим вхідним опором.

Через «стікання» заряду ці перетворювачі використовують для вимірювання величин, що швидко змінюються (змінних зусиль, тисків, параметрів вібрацій, прискорень і т. д.).

Знаходять застосування п'єзоелектричні перетворювачі - п'єзорезонатори, в яких використовуються одночасно прямий та зворотний п'єзоефекти. Останній у тому, що й на електроди перетворювача подати змінну напругу, то пьезочувствительной пластині виникнуть механічні коливання, частота яких (резонансна частота) залежить від товщини hпластини, модуля пружності Ета щільності р її матеріалу. При включенні такого перетворювача в резонансний контур генератора частота електричних коливань, що генеруються, визначається частотою f p . При зміні значень h, Еабо р під впливом механічних або температурних впливів частота /р зміниться і, відповідно, зміниться частота коливань, що генеруються. Цей принцип використовують для перетворення тиску, зусилля, температури та інших величин на частоту.

Гальванічні перетворювачі. Перетворювачі засновані на залежності ЕРС гальванічного ланцюга від хімічної активності іонів електроліту, тобто від концентрації іонів та окисно-відновних процесів в електроліті. Ці перетворювачі застосовують визначення реакції розчину (кисла, нейтральна, лужна), що залежить від активності водневих іонів розчину.

Дистильована вода має слабку, але цілком певну електричну провідність, що пояснюється іонізацією води.

Якщо у воді розчинити кислоту, що утворює при дисоціації іони Н + , то концентрація іонів Н + у розчині стане більшою, ніж у чистій воді, а концентрація іонів ВІН ~ менше за рахунок возз'єднання частини іонів Н + з іонами ВІН.

Таким чином, хімічна активність водневих іонів розчину є характеристикою реакції розчину. Реакцію розчину чисельно характеризують негативним логарифмом активності іонів водню - водневим показником рН Для дистильованої води водневий показник дорівнює 7 одиниць рН.

Діапазон зміни водневого показника водних розчинів при t = 22 °Сскладає 0-14 одиниць рН.

Для вимірювання рН застосовують метод, що базується на вимірі електродного (прикордонного) потенціалу.

Якщо металевий електрод занурити в розчин, що містить його однойменні іони, електрод набуває потенціал. Аналогічно поводиться і водневий електрод.

Для отримання електродного потенціалу між воднем та розчином, необхідно мати так званий водневий електрод. Водневий електрод можна створити, скориставшись властивістю водню адсорбуватися на поверхні платини, іридію та паладію. Зазвичай водневим електродом служить покритий платиновим чернем платиновий електрод, якого безупинно підводиться газоподібний водень. Потенціал такого електрода залежить від концентрації водневих іонів у розчині.

Практично виміряти абсолютне значення прикордонного потенціалу не можна. Тому гальванічний перетворювач завжди складається з двох напівелементів, електрично з'єднаних один з одним: робочого (вимірювального) напівелемента, що є досліджуваним розчином з електродом, і порівняльного (допоміжного) напівелемента з незмінним прикордонним потенціалом, що складається з електрода і розчину з постійною концентрацією. Як порівняльний напівелемент використовують водневий електрод з нормальною постійною концентрацією водневих іонів. При промислових вимірах застосовують зручніший порівняльний каломельний електрод.

Рис. 11-24. Гальванічний перетворювач

На рис. 11-24 показаний перетворювач для вимірювання концентрації водневих іонів. Порівняльним напівелементом є каломельний електрод. Він є скляною посудиною 4, на дно якого вміщено невелику кількість ртуті, а поверх неї – паста з каломелі (Hg2Cb). Зверху пасти налитий розчин хлористого калію (КС1). Потенціал виникає межі каломель - ртуть. 5. Потенціал каломельного електрода залежить від концентрації ртуті в каломелі, а концентрація іонів ртуті, у свою чергу, залежить від концентрації іонів хлору в розчині хлористого калію.

Досліджуваний розчин занурений водневий електрод. Обидва напівелементи з'єднані електролітичним ключем, що є трубкою 2, зазвичай заповнену насиченим розчином КС1 і закриту напівпроникними пробками 3. ЕРС такого перетворювача є функцією рН.

У приладах промислового типу замість робочих водневих електродів використовуються зручніші сурм'яні або гінгідронні електроди. Широко застосовують також звані скляні електроди.

Для вимірювання ЕРС гальванічних перетворювачів переважно використовують компенсаційні прилади. Для скляних електродів вимірювальний ланцюг повинен мати високий вхідний опір, тому що внутрішній опір скляних електродів досягає 100-200 МОм. При вимірюванні рН за допомогою гальванічних перетворювачів необхідно вносити зміни на вплив температури.

Електровимірювальні прилади набули широкого застосування для вимірювань неелектричних величин. Це стало можливо завдяки застосуванню спеціальних перетворювачів (Пр).

Вихідні сигнали таких перетворювачів передаються як параметрів ланцюга або ЕРС (заряду), пов'язаної функціональної залежністю з вхідним сигналом. Перші називаються параметричними, другі – генераторними.

З параметричних перетворювачів найбільшого поширення набули реостатні, тензочутливі, термочутливі, електролітичні, іонізаційні, індуктивні та ємнісні пристрої.

Реостатні перетворювачіявляють собою ізольований остов, на який намотаний провідник і щітка, що переміщається вздовж витків. Їх вихідним параметром є опір ланцюга.

Вимірюваною величиною Пр може бути переміщення щітки по прямій або колу. Удосконаливши сприймаючу систему, Пр можна застосовувати для визначення тиску або маси, під дією яких переміщатиметься повзунок.

Для обмотки реостата застосовують матеріали, опір яких мало залежить від зовнішніх факторів (температура, тиск, вологість тощо). Такими матеріалами можуть бути ніхром, фехраль, константан або манганін. Змінюючи форму і перетин кістяка (відповідно змінюється і довжина одного витка) можна домогтися нелінійної залежності опору ланцюга від переміщення повзунка.

Перевагою реостатних перетворювачів можна назвати простоту їхньої конструкції. Однак неможливо точно визначити переміщення, якщо вихідний опір при цьому змінюється в межах одного витка. Це є головним недоліком таких Пр, і характеризує їхню похибку.

Тензочутливі перетворювачі (ТЧПр). Робота їх полягає в зміні активного опору провідника під впливом тиску чи механічної деформації. Таке явище називається тензоефектом.

Вхідним сигналом для ТЧПр може бути розтяг, стиснення або інший вид деформації деталей обладнання, металевих конструкцій, вихідним сигналом служить зміна опору перетворювача.

Тензочутливі Пр є тонкою підкладкою, виконаною з паперу або плівки і наклеєною на неї дріт, дуже малого перерізу. Як сприймає елемент зазвичай використовують константановий дріт, що має незалежний від температури опір, діаметром 0,02-0,05 мм. Також застосовують фольгові ТЧПр та плівкові тензорезистори.

ТЧ перетворювач наклеюють на деталь, що вимірюється, таким чином, щоб вісь лінійного розширення деталі збігалася з поздовжньою віссю ТЧП. При розширенні об'єкта, що вимірювається, збільшується довжина ТЧП, відповідно його опір змінюється.

Перевагою таких приладів є лінійність, простота конструкції та установки. До недоліків можна віднести низьку чутливість.

Термочутливі перетворювачі (ТРПр). Як основні елементи таких пристроїв застосовують терморезистори, термодіоди, термотранзистори і т. п. Термоелемент включається в електричний ланцюг, таким чином, що через нього проходить струм ланцюга, і впливає температура вимірюваного елемента.

З їхньою допомогою можуть бути виміряні температура, в'язкість, теплопровідність, швидкість руху та інші параметри середовища, в якому знаходиться елемент.

Для вимірювань у діапазоні температур -260°C до +1100°C застосовують платинові терморезистори, у діапазоні -200°C до +200°C – мідні. У діапазоні температур -80°C до +150°C, коли потрібна особлива точність, застосовують термодіоди та термотранзистори.

ТРПр за режимом роботи поділяють на перегрівні та без попереднього нагрівання. Прилади без попереднього нагрівання застосовують тільки для вимірювання температури середовища, так як струм, що протікає в них, не впливає на їх нагрівання. По опору елемента досить точно визначають температуру середовища.

Режим роботи іншого виду термоперетворювачів пов'язані з їх попереднім розігрівом до заданої величини. Потім їх поміщають у вимірюване середовище і стежать за зміною його опору.

За швидкістю зміни опору можна судити наскільки інтенсивно відбувається охолодження чи нагрівання, отже можна визначити швидкість руху вимірюваного речовини, його в'язкість та інші параметри.

Напівпровідникові ТРПр більш чутливі ніж терморезистори, тому їх застосовують у галузі точних вимірів. Однак їх суттєвим недоліком є ​​вузький температурний діапазон та погана відтворюваність статичної характеристики пристрою.

Електролітичні перетворювачі (ЕЛП). Застосовують визначення концентрації розчинів, оскільки електрична провідність розчинів істотно залежить від рівня концентрації солей у яких.

ЕЛП є судиною з двома електродами. До електродів подається напруга, таким чином електричний ланцюг замикається через шар електроліту. Такі перетворювачі застосовують на змінному струмі, так як під дією постійного струму електроліт дисоціює на позитивні та негативні іони, що вносить похибку у вимірювання.

Ще одним недоліком ЕЛП модно назвати залежність провідності електроліту від температури, що змушує підтримувати постійну температуру за допомогою холодильних або нагрівальних установок.

Індуктивні та ємнісні перетворювачі. Як випливає з назви, вихідними параметрами таких пристроїв є індуктивність та ємність. Вимірюваної величиною простих індуктивних Пр може бути переміщення від 10 до 15 мм, для індуктивних трансформаторних Пр із незамкнутою системою це значення може бути збільшено до 100 мм. Ємні Пр застосовують для вимірювання переміщень близько 1 мм.

Індуктивні Пр є дві котушки індуктивності, розміщені на незамкнутому сердечнику. На взаємну індуктивність котушок впливають такі параметри як: довжина повітряного зазору незамкнутої ділянки, площа поперечного перерізу повітряного зазору, магнітна проникність повітряного зазору

Таким чином, вимірюванням взаємної індуктивності котушок можна визначити, наскільки змінилися наведені вище параметри. А вони можуть змінитися при переміщенні в повітряному проміжку пластини діелектрика. На цьому ґрунтується принцип роботи індуктивних Пр.

Принцип роботи ємнісних Пр заснований на зміні ємності конденсатора при зменшенні активної площі обкладок, зміні відстані між обкладками конденсатора та зміні проникності діелектричної міжобкладочного простору.

Ємнісні перетворювачі мають більшу чутливість до зміни вхідних параметрів. Ємнісний Пр може зафіксувати зміна ємності навіть при переміщенні на тисячні частки міліметра.

Іонізаційні перетворювачі. Принцип роботи приладів заснований на явищі іонізації газу та інших середовищ під впливом іонізуючих випромінювань, як яких можуть застосовуватися іонізуючі α-, β- та γ-випромінювання радіоактивних речовин, або рентгенівські випромінювання.

Якщо камеру з газом випромінювати, то через електроди потече електричний струм. Величина цього струму залежатиме від складу газу, розмірів електродів, відстані між електродами та доданої напруги.

Вимірюючи електричний струм у ланцюгу, при відомому складі середовища, відстані між електродами, прикладеному напрузі модно визначити розмір електродів, або навпаки інші параметри. Їх застосовують для вимірювання розмірів деталей, або складів газу та ін.

Основною перевагою іонізуючих Пр є можливість безконтактного вимірювання в агресивних середовищах під підвищеним тиском або температурою. Недоліком таких Пр є необхідність біологічного захисту персоналу від дії випромінювань.

лекція 16.

Параметричні вимірювальні перетворювачі

Термометри опору.

Термометри опору, як і термопари, призначені для вимірювання температури газоподібних, твердих і рідких тіл, а також температури поверхні. Принцип дії термометрів заснований на використанні властивості металів та напівпровідників змінювати свій електричний опір із температурою. Для провідників із чистих металів ця залежність у сфері температур від –200про З до 0 про З має вигляд:

R t = R 0

а в області температур від 0про З до 630 про

R t = R 0)

Операційні системи (ОС)